DE1476672A1 - Air motor - Google Patents
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Description
Albert Tsohan, Neunkirohen /Saar, Hermannstraße 103 Albert Tsohan, Neunkirohen / Saar, Hermannstrasse 103
Die Erfindung betrifft einen Druckluftmotor mit einem in einer vorzugsweise kreisrunden, stirnseitig geschlossenen Gehausebohrung drehbar, jedoch exzentrisch gelagerten, vorzugsweise zylindrischen Drehkolben, dessen Mantelfläche mehrere senkrecht $ü seiner Drehrichtung verlaufende Ausnehmungen aufweist, die jeweils etwa parallel zu einer Längsmittelebene des Drehkolbens sowie parallel zueinander angeordnete Seitenflächen besitzen und zur Aufnahme von radialverschieblioh angeordneten Dichtelementen dienen, welche an der Wandung der Gehäusebohrung dichtend anliegen.The invention relates to an air motor with a rotatable, but eccentric, housing bore in a preferably circular housing bore closed at the end, preferably cylindrical rotary piston, the outer surface of which is several perpendicular to its direction of rotation Has recesses, each approximately parallel to a longitudinal center plane of the rotary piston and parallel Have mutually arranged side surfaces and for receiving sealing elements arranged radially displaceably serve, which bear against the wall of the housing bore in a sealing manner.
Bei den bekannten Druckluftmotoren dieser Art bestehen die Dichtelemente aus dünnen, meist aus Stahl, Messing oder Kunststoff hergestellten Lamellen, die in schlitzförmigen Ausnehmungen des Drehkolbens radialverschieblich geführt sind. Der Zwischenraum zwischem dem im Gehäuse exzentrisch gelagerten Drehkoiben und der Innenwandung der Gehäusebohrung wird von den Lamellen in mehrere, unterschiedlich große, voneinander völlig getrennte Zellen unterteilt. '■' Die radiale Höhe und damit das. Volumen dieser Zellen nimmt ; von der Druckluftzuführungsöffnung aus in Drehrichtung gesehen meist bis zur ersten Druckluftabführungsöffnung all-· mählich zu, wobei infolge der hierdurch entstehenden Druck-In the known air motors of this type, the sealing elements consist of thin, mostly steel, Lamellas made of brass or plastic, which are radially displaceable in slot-shaped recesses of the rotary piston are led. The space between the rotary cap, which is eccentrically mounted in the housing, and the inner wall of the The housing bore is divided by the lamellas into several cells of different sizes that are completely separate from one another. '■' The radial height and thus the volume of these cells increases; from the compressed air supply opening seen in the direction of rotation mostly to the first compressed air discharge opening gradually, whereby as a result of the pressure
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differenzen zwischen den einzelnen Zellen ein Drehmoment auf den Drehkolben ausgeübt wird. In dem anschließenden Umfangsbereich der Gehäusebohrung verringert sich die radiale Höhe und damit das Volumen der Zellen wieder bis zum Bereich der Druokluftzuführung. In diesem Umfangsbereich wird die restliche Druckluft ausgestoßen.if there is a difference in torque between the individual cells is exerted on the rotary piston. In the adjoining circumferential area of the housing bore, the radial one is reduced Height and thus the volume of the cells again up to the area of the pressurized air supply. In this scope, the remaining compressed air expelled.
Derartige Druckluftmotoren werden beispielsweise als Antriebsmotoren für Hebezeuge, Pumpen, Ventile, Förderanlagen, Handwerkzeugmaschinen, Rühr- und Mischwerke sowie bei zahlreichen anderen Maschinen und Einrichtungen verwendet. Vor allem aber haben sie sich als Antriebsmotoren für den untertägigen Grubenbetrieb und in anderen explosionsgefährdeten Räumen wegen ihrer absolut explosionssicheren Bauweise bewährt. Trotzdem sind sie mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, die als störend und lästig empfunden werden.Such compressed air motors are used, for example, as drive motors for hoists, pumps, valves, conveyor systems, Hand machine tools, agitators and mixers as well as numerous other machines and facilities. Above all, however, they have proven themselves as drive motors for underground mining operations and in other potentially explosive areas Rooms because of their absolutely explosion-proof construction. Even so, they are with a number of Afflicted with disadvantages that are bothersome and annoying.
So benötigt ein solcher Druckluft-Lamellenmotor zum Anlaufen eine relativ große Druckluftmenge, bevor sich der Drehkolben und damit die Antriebswelle überhaupt in Bewegung setzen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Lamellenmotor unter Last angefahren werden muß. Der Grund hierfür besteht darin, daß die als Lamellen ausgebildeten Dichtelemente beim Anlaufen nur lose an der Innenwandung der Gehäusebohrung anliegen, so daß sich erhebliche Undichtigkeiten ergeben und ein großer Teil der Druckluft ungenutzt durch die Abführungsöffnungen entweichen kann, infolge dieser Undichtigkeiten ist auch die Druckdifferenz zwischen den einzelnen Zellen des Lamellenmotors beim Anlaufen verhältnismäßig gering, so daß das hiervon im wesentlichen abhängige Drehmoment entsprechend klein ist. Hieraus ergibt sich, daß diese bekannten Lamellenmotoren für zahlreiche Anwendungsgebiete; vor allem bei solchen Maschinen und Einrichtungen, bei denen der Motor unter Last anfahren muß, weltgehend unbrauchbar ist. Eine weitere Folge dieser unangenehmen Eigenschaft der Lamellenmotoren besteht darin, daß sie in-Such a compressed air vane motor needs a relatively large amount of compressed air to start up before it starts set the rotary piston and thus the drive shaft in motion at all. This is especially true if the The vane motor must be started under load. The reason for this is that the formed as lamellae Sealing elements only rest loosely on the inner wall of the housing bore when starting, so that there are significant leaks result and a large part of the compressed air can escape unused through the discharge openings, as a result of this If there are leaks, the pressure difference between the individual cells of the vane motor when starting up is also proportionate low, so that the torque, which is essentially dependent on this, is correspondingly small. It follows from this that these known vane motors for numerous fields of application; especially with such machines and equipment, where the engine has to start up under load, world-wide is useless. Another consequence of this unpleasant property of vane motors is that they
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folge der großen Undichtigkeiten,vor allem beim Anlaufen des Motors, einen relativ schlechten Wirkungsgrad besitzen.follow the major leaks, especially when starting up of the motor, have a relatively poor efficiency.
Eine Erhöhung des Drehmomentes und eine Verbesserung des Wirkungsgrades beim Anfahren ist bei diesen Lamellenmotoren praktisch nur durch eine Verbesserung der Abdichtung zwischen den Lam-ellen und der Wandung der Gehäusebohrung zu erreichen. Nach Überschreitung einer bestimmten Mindestdrehzahl, bei der die Fliehkräfte ausreichend groß sind, um die Lamellen fest gegen die Wandung der Gehäusebohrung anzupressen, ergibt sich eine solche Erhöhung des Drehmomentes und des Wirkungsgrades von selbst. Beim Anfahren des Motors, insbesondere beim Anfahren unter Last, ist eine solche ausreichend feste Anpressung durch die Fliehkräfte jedoch für eine beträchtliche Zeitspanne nicht gegeben. Daraus folgt, daß die bekannten Lamellenmotoren gerade dann, wenn das größte Drehmoment benötigt wird, nämlich beim Anfahren unter Last, dieses Drehmoment nicht abgeben können. Um diesen Nachteil wenigstens teilweise zu beseitigen, hat man bereits versucht, mit Hilfe von Druckfedern auch beim Anfahrvorgang die Anpressung der Lamellen gegen die Wandung der Gehäusebohrung und damit ihre Dichtwirkung zu erhöhen. Dies führt Jedoch dazu, daß bei hohen Drehzahlen die Lamellen unter der gemeinsamen Einwirkung der Fliehkräfte und der Anpreßkräfte der Federn zu fest gegen die Wandung der Gehäusebohrung angepreßt werden. Außerdem sind derartige Druckfedern Maschinenteile, die leicht zu Bruch gehen und daher die Betriebssicherheit beeinträchtigen.An increase in the torque and an improvement in the efficiency when starting is with these vane motors practically only by improving the seal between the lamellae and the wall of the housing bore to reach. After exceeding a certain minimum speed at which the centrifugal forces are sufficiently large to to press the lamellas firmly against the wall of the housing bore, Such an increase in torque and efficiency results automatically. When starting the engine, In particular when starting under load, such a sufficiently firm contact pressure by the centrifugal forces is, however, for not given for a considerable length of time. It follows, that the known vane motors just when the greatest torque is needed, namely when starting under Last, not being able to deliver this torque. In order to at least partially eliminate this disadvantage, one already has tries, with the help of compression springs, to press the lamellae against the wall of the housing bore during the start-up process and thus to increase their sealing effect. However, this leads to the fact that at high speeds the slats under the joint action of the centrifugal forces and the contact pressure the springs are pressed too tightly against the wall of the housing bore. In addition, compression springs of this type are machine parts that are easily broken and therefore affect operational safety.
Die hohe Anpreßkraft, die durch die auf die Lamellen einwirkenden Fliehkräfte und die gegebenenfalls zusätzlich einwirkenden Federkräfte verursacht werden, führen zu einer sehr starken gleitenden Reibung zwischen den Vorderkanten der Lamellen und der Wandung der Gehäusebohrung, welche einen erheblichen Verschleiß dieser Teile verursacht. Auch durch die Verwendung der heute vielfach üblichen Kunststofflamellen ist dieser starke Verschleiß nicht wesentlichThe high contact pressure caused by the centrifugal forces acting on the slats and the possibly additionally acting spring forces are caused to a very strong sliding friction between the front edges of the lamellas and the wall of the housing bore, which causes considerable wear and tear on these parts. Also through the use of the plastic slats that are widely used today this heavy wear is not essential
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zu verringern. Daher müssen nach relativ kurzer Betriebsdauer die Lamellen und oftmals auch die meist als Büchse ausgebildete Wandung der Gehäusebohrung ausgewechselt werden, was stets mit längeren Betriebsunterbrechungen und einem größeren Aufwand an Arbeitszeit und Kosten verbunden ist.to reduce. Therefore, after a relatively short period of operation, the lamellas and often also mostly as a bushing trained wall of the housing bore are replaced, which always with longer interruptions in operation and a greater expenditure of working time and costs is associated.
Die starke gleitende Reibung bei den bekannten Lamellenmotoren führt ferner zu einer außerordentlich starken Erwärmung bei stundenlangem oder - sofern dies überhaupt möglich ist - tagelangem Dauerbetrieb. Dies gil-t um so mehr, als nicht nur zwischen den Vorderkanten der Lamellen und' der Wandung der Gehäusebohrung, sondern auch zwischen den Seitenkanten der Lamellen und den Stirnflächen der Gehäusebohrung sowie infolge der radialen Verschiebung der Lamellen auch zwischen den Seitenflächen der Ausnehmungen des Drehkolbens und den diesen zugekehrten Flächen der Lamellen eine starke gleitende Reibung auftritt. Diese zahlreichen Reibungsflächen bewirken nach längerer Betriebsdauer eine derart starke Erwärmung des gesamten Motors, daß dieser - um größere Schaden zu vermeiden - stillgesetzt werden muß. Dies gilt vor allem für Motore, bei denen die Lamellen aus Kunststoff hergestellt sind. Derartige Lamellen sind bekanntlich besonder-s hitzeempfindlich und bei starker Erwärmung den auftretenden hohen mechanischen Beanspruchungen nicht mehr gewachsen. Aber auch bei Lamellen aus metallischen Werkstoffen wirkt sich die unvermeidliche starke Erwärmung sehr nachteilig aus, da sie zu einer Ausdehnung der Lamellen und des Drehkolbens führt, wodurch es zu einem Verklemmen der Lamellen in den schlitzförmigen Ausnehmungen des Drehkolbens kommen kann. Außerdem dehnen sich die Lamellen in axialer Richtung infolge der starken Erwärmung mehr aus als das außenseitig gekühlte Motorgehäuse, so daß sich die Lamellen unzulässig fest gegen die Stirnflächen des Motorgehäuses anpressen, wodurch sich die Reibung und damit die Wärmeentwicklung weiter erhöht, Wird der Lamellenmotor bei einer derart starken Erwärmung nicht stillgesetzt, so führt die immer größer werdende innere Reibung schließlich dazu, daßThe strong sliding friction in the known vane motors also leads to an extremely strong Heating with continuous operation for hours or - if this is possible at all - for days. This is all the more true, than not only between the front edges of the lamellas and the wall of the housing bore, but also between the side edges the lamellas and the end faces of the housing bore as well as due to the radial displacement of the lamellas between the side surfaces of the recesses of the rotary piston and a strong sliding friction occurs on the surfaces of the lamellas facing these. These numerous friction surfaces cause one after a long period of operation strong heating of the entire motor, so that it - to avoid major damage - has to be shut down. this applies especially for motors where the fins are made of plastic. Such slats are known to be special sensitive to heat and no longer able to cope with the high mechanical loads that occur when heated up. However, the inevitable strong heating also has a very disadvantageous effect on lamellas made of metallic materials because they lead to an expansion of the lamellae and the Rotary piston leads, as a result of which there is a jamming of the lamellae in the slot-shaped recesses of the rotary piston can come. In addition, the lamellae expand axially Direction due to the strong warming more than that Motor housing cooled on the outside, so that the lamellas are impermissibly tight against the end faces of the motor housing pressing down, which increases the friction and thus the generation of heat further increased. If the vane motor is not shut down when the temperature is so high, the increasing internal friction finally leads to that
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der Motor stehenbleibt. In diesem Falle sind insbesondere die Lamellen, meist aber auch die Wandung der Gehäusebohrung, in so Hohem Maße beschädigt, daß sie völlig erneuert werden müssen. Diese, außerordentlich starke innere Reibung und die dadurch verursachte Wärmeentwicklung hat naturgemäß erhebliche Leistungsverluste und einen relativ niedrigen Wirkungsgrad zur Folge. Dies ist einer der Gründe dafür, daß derartige Lamellenmotoren heute fast nur noch für kleine Leistungen bis etwa 15 PS gebaut und verwendet werden.the engine stops. In this case, in particular the lamellas, but usually also the wall of the housing bore, damaged to such an extent that they are completely renewed have to. This extremely strong internal friction and the heat generated by it naturally have considerable effects Power losses and a relatively low level of efficiency result. This is one of the reasons that such Vane motors today almost only for small outputs up to about 15 hp can be built and used.
Die Leistung dieser Lamellenmotoren ist außerdem begrenzt durch den verhältnismäßig geringen maximalen Druekluftdruck, mit dem ein solcher Motor betrieben werden kann. Wird er beispielsweise mitjeinem wesentlich höheren Druck als 6 bis 8 atü beaufschlagt, so übt die Druckluft auf die einzelnen Lamellen eine derart große Kraft aus, daß sich diese in den schlitzförmigen Ausnehmungen des Drehkolbens verklemmen und die Reibung zwischen den Lamellen und den Seitenflächen der Ausnehmungen bzw. der Wandung der Gehäusebohruhg sich in derart starkem Maße erhöht, daß ein wirtschaftlich" völlig untragbarer Verschleiß und eine völlig unzulässige Wärmeentwicklung bzw. entsprechend starke Leistungsverluste die Folge sind. Infolgedessen führt die Verwendung eines höheren Druckluftdruckes bei den bekannten Lamellenmotoren nur zu einer völlig unzulänglichen effektiven Leistungssteigerung, die in §inem wirtschaftlich völlig untragbaren Verhältnis zu den Mehraufwendungen bei der Erzeugung und Weiterleitung des höheren Druckluftdruckes stehen. Noch empfindlicher sindjdie bekannten Lamellenmotoren Jedoch gegen eine Verringerung des Druckluftdruckes gegenüber dem üblichen Betriebsdruck, insbesondere gegen plötzliche Druckeinbrüche, wie sie in Druckluftnetzen nicht zu vermeiden sind. Verringert sich beispielsweise der Druckluftdruok von 6 auf 4 atü, so beginnt ein Lamellenmotor, der für einen Betriebsdruck von 6 atü ausgelegt ist, zu stottern und bleibt - so-· fern er unter Last läuft - in-aller Regel hängen, bis sich-; der Druckluftdruck wieder auf den normalen Betriebsdruck er-The performance of these vane motors is also limited by the relatively low maximum air pressure, with which such a motor can be operated. For example, with a much higher pressure than 6 to 8 atmospheres are applied, the compressed air exerts on the individual Lamellae exert such a great force that they jam in the slot-shaped recesses of the rotary piston and the friction between the lamellae and the side surfaces of the recesses or the wall of the housing bore increases to such an extent that an economically "completely unacceptable wear and tear and a completely inadmissible Heat development or correspondingly strong power losses are the result. As a result, using a higher compressed air pressure in the known vane motors only leads to a completely inadequate effective increase in performance, which in an economically completely unsustainable relationship to the additional expenditure in production and Forwarding of the higher compressed air pressure. Yet However, the known vane motors are more sensitive to a reduction in compressed air pressure compared to the usual Operating pressure, especially against sudden drops in pressure, which cannot be avoided in compressed air networks. Decreased For example, if the compressed air pressure changes from 6 to 4 atmospheres, a vane motor designed for an operating pressure of 6 atmospheres begins to stutter and remains - so- far away it runs under load - usually hang until it is -; the compressed air pressure is restored to the normal operating pressure
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höht. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß bei
einer Verringerung des Druckluftdruckes die auf die Lamellen einwirkende statische und dynamische Kraft erheblich absinkt,
was eine beträchtliche Verringerung des Drehmomentes und damit der Motordrehzahl zur Folge hat. Die dadurch verursachte
Verringerung der Fliehkraft bewirkt, daß die Lamellen sich mehr oder weniger stark in die Ausnehmungen des
Drehkolbens hineinschieben, so daß die einzelnen Zellen des Lamellenmotors nicht mehr ausreichend gegeneinander abgedichtet
sind und keine genügend große Fläche für die Druckluftbeaufschlagung
mehr zur Verfügung steht.increases. This phenomenon is due to the fact that at
a reduction in the compressed air pressure, the static and dynamic force acting on the lamellae drops considerably, which results in a considerable reduction in the torque and thus the engine speed. The resulting reduction in centrifugal force causes the lamellae to slide more or less into the recesses of the rotary piston, so that the individual cells of the lamellar motor are no longer sufficiently sealed against one another and there is no longer a sufficiently large area for the application of compressed air.
Infolge der großen Undichtigkeiten und der starken inneren Reibung können die bekannten Lamellenmotoren im
niedrigen Drehzahlbereich nur ein geringes oder gar kein
Drehmoment abgeben. Daher ist es erforderlich, zwischen Lamellenmotor und Antriebswelle meist ein mechanisches Untersetzungsgetriebe
einzuschalten, was einen derartigen Antrieb nicht nur verteuert, sondern auch in erheblichem Maße vergrößert.
Dies macht sich besonders nachteiligAs a result of the large leaks and the strong internal friction, the known vane motors in the
low speed range only a little or none at all
Deliver torque. It is therefore necessary, in most cases, to connect a mechanical reduction gear between the vane motor and drive shaft, which not only makes such a drive more expensive, but also increases it to a considerable extent. This is particularly disadvantageous
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bei seiner Verwendung im untertägigen Grubenbetrieb mit seinen beengten PlatζVerhältnissen bemerkbar sowie ferner bei Handwerkzeuginasohinen, die im Interesse einer einfachen Handhabung möglichst klein gehalten werden müssen und außerdem nur ein sehr geringes Gewicht aufweisen dürfen. Ferner müssen diese mechanischen Untersetzungsgetriebe vielfach als Schaltgetriebe ausgebildet werden, wenn abwechselnd niedrige und höhere Drehzahlen benötigt werden, was den Antrieb weiter verteuert und sein Gewicht und seine Abmessungen erheblich vergrößert.when used in underground mining operations with his noticeable in confined spaces and also in Hand-held tool cabinets, which must be kept as small as possible in the interests of easy handling and, moreover, may only have a very low weight. Further this mechanical reduction gear must often be designed as a gearbox when alternating low and higher speeds are required, which the drive further expensive and its weight and dimensions are considerable enlarged.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Lamellenmotoren ist ihre große Empfindlichkeit gegen' Verse-hmutzungen. Ein Eindringen von Schmutzteilchen in das Innere dieser Motoren ist praktisch nicht zu vermeiden, da diese zusammen mit der Druckluft in den Motor gelangen. Sie stammen fast immer von Korrosionsstellen in den Zuführungsleitungen oder von Verunreinigungen, die beim Verlegen der Leitung an den Kupplungsstellen in das Leitungsinnere gelangen. Diese Schmutzteilchen erhöhen einerseits den Verschleiß an den Lamellen, der Umfangs- und Stirnfläche der Gehäusebohrung sowie den Ausnehmungen des Drehkolbens in erheblichem Maße, da sie zwischen diesen Teilen eine Art Schmirgelschicht bilden. Außerdem führen sie zu einer Erhöhung des Reibungswiderstandes an diesen Stellen, was wiederum den Wirkungsgrad und die abgegebene Leistung verschlechtert. Derartige Verschmutzungen können ferner zu einem Verklemmen der Lamellen in den schlitzförmigen Ausnehmungen des Drehkolbens führen. Im Expansionsbereich des Motors hat dies erhebliche Undichtigkeiten zur Folge, da ein dichtes Anliegen der Lamellen an der Wandung der Gehäusebohrung nicht mehr gewährleistet ist. Im Kompressionsbefeich des Motors führt ein solches Verklemmen der Lamellen zu einem außerordentlich hohen Anpreßdruck derselben an der Wandung der Gehäusebohrung, was den Verschleiß und die Wärmeentwicklung erheblich erhöht. Beides wirkt sieh wiederum sehr nachteilig auf die Leistung und den Wirkungsgrad des Motors aus und kannAnother major disadvantage of these known vane motors is their great sensitivity to ' Verse-hmutzungen. Penetration of dirt particles into the interior of these motors is practically unavoidable, since these get into the motor together with the compressed air. They almost always come from areas of corrosion in the supply lines or from contamination that occurred when the Line get into the interior of the line at the coupling points. On the one hand, these dirt particles increase wear on the lamellae, the circumferential and end face of the housing bore and the recesses of the rotary piston in to a considerable extent, as they form a kind of emery layer between these parts. They also lead to an increase the frictional resistance at these points, which in turn worsens the efficiency and the output power. Such contamination can also lead to jamming of the lamellas in the slot-shaped recesses of the rotary piston. In the expansion area of the engine this has Significant leaks result, since the lamellas no longer fit tightly against the wall of the housing bore is guaranteed. Leads in the compression area of the engine such jamming of the lamellae to an extraordinarily high contact pressure of the same on the wall of the housing bore, which significantly increases wear and heat generation. Both of these, in turn, have a very disadvantageous effect the power and efficiency of the engine and can
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unter Umständen zu einem völligen Blockieren des Motors führen. Der Motor muß dann demontiert und gereinigt werden, wobei die Lamellen, in vielen Fällen aber auch die meist als Büchse ausgebildete Wandung der Gehäusebohrung, ausgewechselt werden müssen. Derartige Reparaturen können im untertägigen Grubenbetrieb meist mit den unfeertage zur Verfügung stehenden Mitteln nicht durchgeführt werden, so daß der Lamellenmotor in eine Werkstatt nach übertage gebracht werden muß, was erhebliche zusätzliche Kosten für den Transport verursacht. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lamellenmotoren besteht in ihrer verhältnismäßig großen Empfindlichkeit gegenüber Druckschwankungen, die vor allem bei kleinen Drucklufterzeugungsanlagen nicht zu vermeiden sind. Diese Empfindlichkeit ist ebenfalls eine Folge ihrer hohen inneren Reibung, welche die abgegebene Leistung des Motors schon bei geringem Druckabfall stark absinken läßt.possibly lead to a complete blocking of the motor. The engine must then be dismantled and cleaned, the lamellae, but in many cases also the wall of the housing bore, which is usually designed as a sleeve, is replaced Need to become. Such repairs can usually be made available in underground mining operations with the unfeertage standing means are not carried out, so that the vane motor can be brought to a workshop after the surface must, which causes considerable additional costs for transport. Another disadvantage of the known vane motors consists in their relatively great sensitivity to pressure fluctuations, especially with small Compressed air generation systems cannot be avoided. This sensitivity is also a consequence of their high internal sensitivity Friction, which the output of the engine already can drop sharply with a slight pressure drop.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Druckluftmotor zu schaffen, der einerseits die vorstehend behandelten Nachteile der bekannten Lamellenmotoren vermeidet, andererseits jedoch einen ähnlich einfachen Aufbau besitzt wie diese Lamellenmotoren und in seiner Herstellung ebenso billig ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtelemente als walzenartige Rollen von großem, auf ganzer Länge gleichbleibendem Außendurchmesser ausgebildet sindy und daß die Ausnehmungen des Drehkolbens eine gegenüber dem Außendurchmesser der Rollen etwas größer bemessene größte radiale Tiefe und größte Breite in Umfangsrlchtung sowie eine nach außen konkave Bodenfläche besitzen. Hierdurch wird zunächst erreicht, daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene Druckluftmotor eine wesentlich geringere innere Reibung aufweist als die bisher Üblichen Lamellenmotoren. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß anstelle der bei Lamellenmotoren vorhandenen gleitenden Reibung zwischen den Dichtelementen und der Wandung der Gehäusebohrung infolge der Ausbildung der Dichtelemente als walzen-The invention has the task of creating a compressed air motor that on the one hand the above treated disadvantages of the known vane motors avoided, on the other hand, however, has a similarly simple structure like these vane motors and is just as cheap to manufacture. According to the invention, this object is achieved by that the sealing elements as roller-like rollers of large, constant outer diameter over the entire length are formed and that the recesses of the rotary piston one slightly larger than the outer diameter of the rollers measured greatest radial depth and greatest width in the circumferential direction and have an outwardly concave bottom surface. This first of all ensures that the compressed air motor proposed according to the invention has a significantly smaller one has internal friction than the previously common vane motors. This is mainly due to the fact that instead of the sliding friction between the sealing elements and the wall of the housing bore in vane motors due to the design of the sealing elements as roller
artige Rollen eine rollende Reibung zwischen diesen und der Wandung der Gehäusebohrung erzielt wird. Bekanntlich beträgt der Reibungswiderstand bei der rollenden Reibung nur etwa 2 % des Reibungswiderstandes der gleitenden Reibung. Dies dürfte der Hauptgrund dafür sein, daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene Motor einen um etwa 35 % besseren Wirkungsgrad gegenüber einem Lamellenmotor gleicher Abmessungen besitzt.like rollers a rolling friction between these and the wall of the housing bore is achieved. As is known, the frictional resistance in rolling friction is only about 2 % of the frictional resistance in sliding friction. This is likely to be the main reason why the motor proposed according to the invention has an efficiency which is approximately 35% better than that of a vane motor of the same dimensions.
Diese erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades hat zunächst eine wesentlich bessere Ausnutzung der zugeführten Druckluftenergie und daher eine erhebliche Senkung der Betriebskosten zur Folge. Die rollende Reibung zwischen den walzenartigen Rollen und der Wandung der Gehäusebobrung führt außerdem dazu, daß nur ein äußerst geringer, selbst nach längerer Betriebsdauer kaum feststellbarer VerschMß eintritt. Reparatur- und Ausfallzeiten werden infolgedessen auf ein Mindestmaß verringert, was sich auf die Wirtschaftlichkeit des Motors besonders vorteilhaft auswirkt. Infolge der rollenden Reibung zwischen den Dichtelementen und der Wandung der Gehäusebohrung ist selbst nach tagelangem Dauerbetrieb keine nennenswerte Erwärmung des Motors festzustellen. Die durch innere Reibung und dadurch verursachte Erwärmung auftretenden Leistungsverluste belaufen sich daher nur auf einen kleinen Bruchteil der entsprechenden Werte der bekannten Lamellenmotoren. Infolge seiner außerordentlich geringen Erwärmung ist der erfindungsgemäß ausgebildete Motor auch für solche Antriebe geeignet, die über längere Zeitspannen ohne Unterbrechung durchlaufen müssen.This considerable improvement in efficiency initially results in a much better utilization of the compressed air energy supplied and therefore a considerable reduction result in operating costs. The rolling friction between the roller-like rollers and the wall of the housing also leads to the fact that only an extremely small, self After a long period of operation hardly noticeable wear occurs. Repair and downtime will be as a result reduced to a minimum, which affects the economy of the engine is particularly beneficial. As a result of the rolling friction between the sealing elements and the Wall of the housing bore, even after days of continuous operation, no noticeable heating of the motor can be detected. The power losses that occur due to internal friction and the resulting heating therefore only add up to a small fraction of the corresponding values of the known vane motors. As a result of its extraordinarily low level Heating, the motor designed according to the invention is also suitable for drives that operate over long periods of time have to go through without interruption.
Die Dichtelemente, die als walzenartige Rollen von großem, auf ganzer Länge gleichbleibendem Außendurchmesser ausgebildet sind, sind von außerordentlich robuster Bauart und daher auch erheblichen mechanischen Beanspruchungen gewachsen. Daher ist es ohne weiteres möglich, den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Motor auch mit einem wesentlich höheren Druckluftdruck als dem bislang allgemein üblichen Druck von 6 bis 8 atü zu betreiben.ohne daß die geringste Gefahr einesThe sealing elements, which act as roller-like rollers of large outer diameter that remains constant over the entire length are of an extremely robust design and therefore also able to withstand considerable mechanical stresses. It is therefore easily possible to use the invention proposed motor with a significantly higher compressed air pressure than the previously common pressure of 6 to 8 atmospheres without the slightest danger of any
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Verklemmens der walzenartigen Rollen in den Ausnehmungen des Drehkolbens besteht, zumal ein Verbiegen der Dichtelemente bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Motor völlig ausgeschlossen ist. Daher ist es möglich, den Druck der zugeführten Druckluft gegenüber den bislang bei Lamellenmotoren verwendeten geringen Druckluftdrücken wesentlich zu steigern, so daß auch bei Motoren mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen große Leistungen zu erreichen sind« die mit einem Lamellenmotor gleicher Größe bei weitem nicht zu erzielen sind. Darüberhinaus ist der exflndungsgemäß vorgeschlagene Motor gegen eine Verringerung des Druckluftdruckes gegenüber dem üblichen Betriebsdruck, insbesondere gegen plötzliche Druckeinbrüche, wesentlich weniger empfindlich als dies bei den bekannten Lamellenmotoren der Fall ist. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die walzenartigen Rollen auch bei einem wesentlich geringeren Druckluftdruck als der normale Betriebsdruck immer noch mit ausreichender Kraft gegen die Wandung der Gehäusebohrung angepreßt werden, so daß die einzelnen Zellen des Druckluftmotors nach der Erfindung stets in ausreichendem Maße gegeneinander abgedichtet sind. Somit bleibt trotz des geringeren Druckluftdruckes ein relativ großes restliches Drehmoment übrig. Die gegenüber dem Lamellenmotor höhere Anpreßkraft resultiert vor allem aus der besonderen Wirkung der Druckluft, welche die Fliehkraft unterstützt und die walzenartigen Rollen gegen die Wandung der Gehäusebohrung anpreßt. Ferner sind die Fliehkräfte bei dem Motor nach der Erfindung aufgrund des größeren Schwerpunktabstandes von der Drehachse und aufgrund des größeren Gewichtes der walzenartigen Rollen gegenüber den Lamellen bedeutend stärker, so daß selbst bei erheblich vermindertem Druck eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist.There is jamming of the roller-like rollers in the recesses of the rotary piston, especially since the sealing elements are bent is completely excluded in the engine proposed according to the invention. Therefore, it is possible to reduce the pressure of the supplied Compressed air to increase significantly compared to the low compressed air pressures previously used in vane motors, so that Even with motors with relatively small dimensions, high outputs can be achieved with a vane motor of the same size are by no means achievable. In addition, the engine proposed according to the invention is against a reduction in compressed air pressure compared to the usual Operating pressure, especially against sudden drops in pressure, is much less sensitive than this with the known vane motors is the case. This is mainly due to the fact that the roller-like roles also with a much lower compressed air pressure than the normal operating pressure still with sufficient force against the Wall of the housing bore are pressed, so that the individual cells of the air motor according to the invention always are sufficiently sealed against each other. Thus, despite the lower compressed air pressure, a relative large residual torque left. The opposite of the vane motor higher contact pressure results mainly from the special effect of the compressed air, which increases the centrifugal force supports and presses the roller-like rollers against the wall of the housing bore. Furthermore, the centrifugal forces are at the engine according to the invention due to the greater distance from the center of gravity from the axis of rotation and due to the greater weight of the roller-like rollers compared to the slats significantly stronger, so that a reliable seal is guaranteed even at significantly reduced pressure.
Außerdem ist der Motor nach der Erfindung gegen die normalerweise in der Druckluft vorhandenen Verunreinigungen weitgehend unempfindlich. Die in das Motorinnere hineingelangten Schmutzteilchen werden von den walzenart4een Rollen zermahlen und dann zum überwiegenden Teil mit der Abluft ab-In addition, the motor according to the invention is against the impurities normally present in the compressed air largely insensitive. The dirt particles that have got into the interior of the motor are carried by the roller-type rollers grind and then for the most part exhausted with the exhaust air.
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geführt. Infolge der Abrollbewegung der Rollen können die Schmutzteilchen praktisch keine schmirgelnde Wirkung auf die einzelnen Teile des Motors ausüben. Der Verschleiß des Motors erhöht sich daher auch bei besonders unsauberer Druckluft nur unbedeutend, so daß die Betriebssicherheit auch an sehr staubigen Betriebspunkten - beispielsweise im untertänigen Grubenbetrieb - in vollem Maße gewährleistet ist.guided. As a result of the rolling movement of the rollers, the dirt particles have practically no abrasive effect on the exercise individual parts of the engine. The wear of the engine therefore increases only insignificantly even in the case of particularly unclean compressed air, so that the operational reliability is also very much Dusty operating points - for example in submissive mine operations - is fully guaranteed.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Motors besteht indessen darin, daß dieser nicht nur im normalen Betriebszustand, soridern auch schon beim Anlaufen ein wesentlich größeres Drehmoment abgeben kann als die bekannten Lamellenmotoren. Dies ist einerseits eine Folge der nur einen geringen Widerstand verursachenden rollenden Reibung zwischen den walzenartigen Rollen und der Wandung der Gehäusebohrung. Andererseits ist vor allem beim Anfahren die Dichtwirkung der walzenartigen Rollen wesentlich besser als die Abdichtung durch die Lamellen bei den bekannten Lame lUenmo tor en. Bei letzteren-werden die Lamellen, insbesondere beim Anfahren, unter der Einwirkung der Druckluft von der Wandung der Gehäusebohrung abgehoben, da die Druckluft hierzu in der Vorderkante der Lamellen eine ausreichende An-A particular advantage of the motor proposed according to the invention is that it does not only in normal operating condition, also when starting up can deliver a much greater torque than the known vane motors. On the one hand, this is a Result of the rolling friction between the roller-like rollers and the wall, which causes only a low resistance the housing bore. On the other hand, it is mainly when starting off the sealing effect of the roller-like rollers is much better than the sealing by the lamellas in the known lamellas lUenmotors. In the case of the latter, the slats, in particular when starting up, lifted off the wall of the housing bore under the action of the compressed air, as the compressed air does this in the front edge of the lamellas there is sufficient
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griffsflache findet. Eine diesem Abheben entgegenwirkende Kraft ist - sofern keine Pederelemente vorgesehen sind - nicht vorhanden, da die der Drehachse zugewandte Hinterkante der Lamellen infolge der engen schlitzförmigen Ausnehmungen des Drehkolbens für die Druckluft nicht erreichbar ist. Hinzu kommt nooh die Auswirkung einer nicht unerheblichen Adhäsionskraft, die be.-wirkt, daß die Lamellen bis zu einer bestimmten Drehzahl in ihren schlitzförmigen Ausnehmungen hängen bleiben. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Motor werden dagegen die Dichtelemente durch die Druckluft nicht von der Wandung der Gehäusebohrung abgehoben, sondern aus den Ausnehmungen heraus gegen die Gehäusewandung angedrückt. Zu diesem Zweck besitzen die Ausnehmungen des Drehkolbens, in denen die als walzenartige Rollen ausgebildeten Dichtelemente gelagert sind, eine gegenüber dem Außendurchmesser der Rollen etwas größer bemessene größte Breite in Umfangsrichtung. Die Druckluft hat daher die Möglichkeit, von der DruckluftzufUhrungsöffnung aus in die Ausnehmungen des Drehkolbens hineinzuströmen und hinter die walzenartigen Rollen zu fassen, so daß diese nach außen gegen die Wandung der Gehäusebohrung angepreßt werden. Hierdurch ergibt sich eine außerordentlich gute Abdichtung, die verhindert, daß die Druckluft von einer Zelle in die benachbarte Zelle überströmt und gewährleistet, daß die Druckdifferenz zwischen den einzelnen Zellen auch beim Anlaufen weltgehend erhalten bleibt, was sich besonders vorteilhaft auf die Größe des Anfahrmomentes auswirkt. Im Gegensatz zu den bekannten Lamellenmotoren wird dieses vergleichsweise große Anfahrmoment des Motors nach der Erfindung nicht durch den nachteiligen Einbau von Druckfedern erzielt, sondern lediglich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtelemente sowie der Ausnehmungen des Drehkolbens. Infolgedessen entfällt auch die bei Lamellenmotoren mit Druckfedern unvermeidliche, unerwünschte. Vergrößerung des Anpreßdruckes der Dichtelemente im normalen Betriebszustand, in dem die Dichtelemente allein durch die Fliehkräfte/ mit ausreichender Kraft gegen die Wandung der Gehäusebohrung angepreßt werden. Bei dem Motor nach der Erfindung wirkenfinds grip surface. One that counteracts this lifting Unless peder elements are provided, there is no force, as the rear edge of the axis of rotation facing the Lamellae cannot be reached for the compressed air due to the narrow slot-shaped recesses of the rotary piston. In addition nooh comes the effect of a not inconsiderable adhesive force, which means that the lamellas remain stuck in their slot-shaped recesses up to a certain speed. In the case of the motor proposed according to the invention, on the other hand, the sealing elements are not removed from the wall by the compressed air lifted off the housing bore, but pressed out of the recesses against the housing wall. To this end have the recesses of the rotary piston in which the sealing elements designed as roller-like rollers are mounted are, compared to the outer diameter of the rollers, a slightly larger dimensioned greatest width in the circumferential direction. The compressed air therefore has the option of using the compressed air supply opening from flowing into the recesses of the rotary piston and grasping behind the roller-like rollers, so that these are pressed outwards against the wall of the housing bore. This results in an extraordinary good seal, which prevents the compressed air from flowing over from one cell to the neighboring cell and ensures that the pressure difference between the individual cells remains world-wide even when starting up, which is particularly important has an advantageous effect on the size of the starting torque. In contrast to the known vane motors, this is comparatively large starting torque of the motor according to the invention is not due to the disadvantageous installation of compression springs achieved, but only through the inventive design of the sealing elements and the recesses of the rotary piston. As a result, the unavoidable and undesirable in vane motors with compression springs is also eliminated. enlargement the contact pressure of the sealing elements in normal operating condition, in which the sealing elements are applied solely by centrifugal forces / with sufficient force against the wall of the housing bore be pressed. Act in the engine according to the invention
+) unterstützt durch die Druckluft 9 829/0+) supported by compressed air 9 829/0
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aioh die gegenüber den bekannten Lamellenmotoren wesentlich größeren Fliehkräfte nur unbedeutend im Sinne einer Vergrößerung der Reibung aus« da der Reibungskoeffizient der bei diesem Motor auftretenden rollenden Reibung so klein 1st« daß selbst größere Anpreßkräfte nur einen geringen Reibungswiderstand verursachen» Infolgedessen wikt sich bei den walzenartigen Rollen eine Erhöhung des Anpreßdruckes zwar vorteilhaft auf deren Dichtwirkung aus« hat aber nur einen völlig unbedeutenden Einfluß auf die Reibung zwischen den Rollen und der Wandung der Gehäusebohrung, die daher gering bleibt* Es ist daher von erheblichem Vorteil« daß die Fliehkräfte« welche auf die walzenartigen Rollen einwirken« wesentlich größer sind als bei den Lamellen der bekannten Lamellenmotoren« was insbesondere auf den größeren Schwerpunkt abstand der Rollen von der Drehaohae zurückzuführen ist.aioh which is essential compared to the known vane motors greater centrifugal forces only insignificant in the sense of an increase in friction from «because the coefficient of friction of the The rolling friction that occurs in this motor is so small "that even larger contact forces cause only a small amount of frictional resistance." roller-like rollers an increase in the contact pressure has an advantageous effect on their sealing effect, but only has one completely insignificant influence on the friction between the Roles and the wall of the housing bore, which therefore remains small * It is therefore a considerable advantage «that the Centrifugal forces "which act on the roller-like rollers" are much greater than in the case of the known lamellas Vane motors «which is due in particular to the larger center of gravity of the rollers from the Drehaohae.
Aus den vorstehend genannten Gründen ist auch das Drehmoment des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Motors im Bereich kleiner Drehzahlen wesentlich höher als bei den bekannten Lamellenmotoren. Da der Motor außerdem inJÜLge der um ein Vielfaches geringeren inneren Reibung und seines wesentlich besseren Wirkungsgrades auch vergleichsweise hohe Drehzahlen erreicht« die mindestens genauso hoch sind wie die größten Drehzahlen eines Lamellenmotora gleicher Leistung« ergibt sich eine außergewöhnlich große Elastizität, die es ermöglicht, den Druckluftmotor nach der Erfindung sowohl mit einer besonders großen wie auoh mit einer«bei Lamellenraotorennicht zu erreichenden niedrigen Drehzahl zu betreiben* Infolgedessen kann in zahlreichen fällen auf die Anordnung tinea roeohaniaohen Untersetzungsgetriebes verzichtet werden« wie auoh die bei Lamellenmotoren oftmale erforderlichen Schaltgetriebe weitgehend überflüssig werden« was die Herstellungskosten, die Größe und das Gewicht desFor the reasons mentioned above, the torque of the motor proposed according to the invention is also in the range of low speeds much higher than with the known vane motors. Since the engine also inJÜLge der much lower internal friction and his Significantly better efficiency also achieved comparatively high speeds «which are at least as high like the highest speeds of a vane motor the same Performance "results in an extraordinarily large elasticity, which makes it possible to use the compressed air motor according to the invention with a particularly large as well as with a" at Lamellar rotors not reachable low speed to operate * As a result, it can occur in numerous cases the arrangement of a reducible reduction gearing can be dispensed with, as is often the case with vane motors required manual transmissions are largely superfluous « what the manufacturing cost, size and weight of the
die sich/in einem Druckluftnetz kaum zu vermeidenden Druokthe Druok that can hardly be avoided in a compressed air network sohwankungen auf die Arbeits- und Wirkungsweise des erfin-soh fluctuations on the working and effectiveness of the invented
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dungsgemäß vorgeschlagenen Motors nur In sehr geringem Maße aus, was vor allem durch die wesentlich geringere Innere Reibung sowie die erheblich bessere Abdichtung zwischen den walzenartigen Rollen und der Wandung der Gehäusebohrung bewirkt wird.according to the proposed engine only to a very small extent from what mainly due to the much smaller interior Friction and the significantly better seal between the roller-like rollers and the wall of the housing bore is effected.
Da die Ausnehmungen des Drehkolbens eine gegenüber dem Außendurchmesser der Rollen etwas größer bemessene größte radiale Tiefe besitzen« ist sichergestellt, daß die Rollen in dem Bereich, in dem die Mantelfläche des Drehkolbens unmittelbar mit der Wandung der Gehäusebohrung in Berührung kommt, vollständig in die Ausnehmungen des Drehkolbens eingeschoben werden. Daher kann es auch an dieser Stelle nicht zu einem nennenswerten Verschleiß oder gar zu einem Festklemmen des Drehkolbens kommen. Außerdem garantieren die gegenüber dem Außendurohmesser der Rollen etwas größer bemessene größte radiale Tiefe und größte Breite der Ausnehmungen, daß die zugeführte Druckluft ohne Schwierigkeiten auf die der Wandung der Qehäusebohrung abgewandte Seite der Rollen gelangen kann und diese aus ihren Ausnehmungen heraus gegen die Wandung der Qehäusebohrung andrückt.Since the recesses of the rotary piston are opposite the outer diameter of the rollers have a slightly larger radial depth «it is ensured that the rollers in the area in which the lateral surface of the rotary piston is in direct contact with the wall of the housing bore comes, be pushed completely into the recesses of the rotary piston. Therefore it cannot be done at this point either Significant wear or even jamming of the rotary piston can occur. In addition, they guarantee Compared to the outer diameter of the rollers, the largest radial depth and largest width of the recesses are somewhat larger, so that the compressed air supplied without difficulty can reach the side of the rollers facing away from the wall of the housing bore and these out of their recesses presses against the wall of the housing bore.
Von besonderer Bedeutung ist es ferner, daß die Bodenflache Jeder Ausnehmung eine nach außen konkave Ausbildung besitzt* Hierduroh wird erreicht, daß sich die walzenartigen Rollen trotz der größer als ihr Außendurohmesser bemessenen Breite der Ausnehmungen beim Stillstand des Motors dadurch, daß die oberhalb der Drehachse stehengebliebenen Rollen aufgrund Ihres Eigengewichtes auf die Bodenfläohe der Ausnehmungen fallen, genau parallel zur Drehachse ausrichten. Würden die Rollen nicht durch eine nach außen konkave Ausbildung der Bodenfläohe in genau axialer Richtung ausgerichtet, so bestünde die Gefahr, daß sie sich während des Stillstandes des Motors infolge von Kippbewegungen desselben - was vor allem bei Handwerkzeugmaschinen der Fall ist - geneigt zur Drehachse einstellenIt is also of particular importance that the bottom surface of each recess has an outwardly concave design roller-like rollers despite the larger than their outer diameter dimensioned width of the recesses at standstill of the motor in that the rollers stopped above the axis of rotation due to their own weight on the The bottom surface of the recesses fall exactly parallel to the Align the axis of rotation. If the bottom surface were not designed to be concave to the outside, the rollers would not be accurate aligned in the axial direction, there would be the risk that they would be during the standstill of the engine as a result of Tilting movements of the same - which is especially the case with handheld power tools - set inclined to the axis of rotation
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und sich derart verkanten,, daß sie beim Anlaufen zumindest stark v.erschleißen, was gleichermaßen auch für die Stirnflächen ,der Gehäusebohrung gilt. In vielen Fällen würde jedoch die Verkantung so stark sein, daß der Motor nicht mehr in der Lage ist anzulaufen. Bei dem erfindungsgemäß . vorgeschlagenen Motor wird diese Schwierigkeit jedoch durch die nach außen konkave Bodenfläche der Ausnehmungen verhindert, so daß bei jeder beliebigen Stellung und Lage des Motors ein einwandfreies Anlaufen gewährleistet ist. Außerdem fällt der besonderen Ausbildung der Bodenfläche noch die wichtige Aufgabe zu, den Druckluftstrom, der infolge der größer als der Außendurchmesser öler Rollen bemessenen Breite der Ausnehmungen in diese eindringt, so umzulenken, daß er direkt auf die der Wandung der Gehäusebohrung abgewandte Rückseite der Rollen einwirkt und diese nach außen gegen die Wandung der Gehäusebohrung drückt, was für ein zuverlässiges Anlaufen des Motors von erheblicher Bedeutung ist. Zur Unterstützung dieser Wirkung können gegebenenfalls noch Kanäle und Bohrungen vorgesehen werden, durch die Druckluft von der Manteelflache des Drehkolbens her durch die Bodenfläche der Ausnehmungen in diese hineingeleitet und damit die der Wandung der Gehäusebohrung abgewandte Seite der Rollen beaufschlagt wird.and tilt themselves in such a way, that they at least when starting wear heavily, which also applies to the end faces , the housing bore applies. In many cases it would However, the canting must be so strong that the motor is no longer able to start. In the case of the invention. proposed motor, however, this difficulty is prevented by the outwardly concave bottom surface of the recesses, so that a smooth start-up is guaranteed in any position and location of the motor. aside from that the special formation of the floor area still has the important task, the compressed air flow, which as a result dimensioned larger than the outer diameter of the oil rollers Width of the recesses penetrates into this to deflect so that it directly faces away from the wall of the housing bore Acts back of the rollers and presses them outwards against the wall of the housing bore, what a reliable starting of the motor is of considerable importance is. To support this effect, channels and bores can optionally be provided through which Compressed air from the mantle surface of the rotary piston through the bottom surface of the recesses guided into this and so that the side of the rollers facing away from the wall of the housing bore is acted upon.
Der erfIndungsgeffiäß ausgebildete Motor ißt somit nicht nur infolge seines sofort wiiteam werdenden hohen Drehmomentes für solche Antriebe geeignet, die unter Last anlaufen müssen und/oder von denen bei niedriger Drehzahl, ein hohes Drehmoment verlangt wird, sondern außerdem in der i^e, bei jeder beliebigen Stellung und Lage des Drehkolbens"' anzulaufen, was bei Lamellenmotoren keineswegs gewährleistet ist. Das sichere Anlaufen des Motors nach der Erfindung wird außerdem noch durch den Staudruck der einströmenden Druckluft garantiert, der infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Ausnehmungen auf die Seitenflächen derselben einwirken kann, was bei den bekannten Lamellenmotoren mit ihren engenThe motor constructed according to the invention thus eats not only because of its high torque, which immediately becomes wiiteam suitable for drives that start under load must and / or of those at low speed, a high torque is required, but also in the i ^ e, in any position and position of the rotary piston "' to start, which is by no means guaranteed with vane motors. The safe start of the motor according to the invention is also due to the back pressure of the incoming compressed air guaranteed, as a result of the training according to the invention of the recesses act on the side surfaces of the same can, what with the known vane motors with their tight
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schlitzförmigen Ausnehmungen nicht möglich ist. Sollte bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Motor der in der Praxis fast nie vorkommende Fall eintreten, daß der Drehkolben und die als Dichtelemente dienenden walzenartigen Rollen beim Anlaufen eine derart ungünstige Stellung einnehmen, daß sie nicht sofort voll wirksam werden können, so wird diese Schwierigkeit durch die Einwirkung des Staudruckes auf die Seitenflächen der Ausnehmungen behoben, so daß der Motor trotzdem unter Abgabe eines hohen Drehmomentes anläuft. slot-shaped recesses is not possible. Should be at the engine proposed according to the invention in practice almost never occur that the rotary piston and the roller-like rollers serving as sealing elements assume such an unfavorable position when starting up that they cannot take full effect immediately, it will Difficulty due to the effect of the back pressure fixed the side surfaces of the recesses, so that the Motor starts anyway with a high torque output.
Die Anzahl der Ausnehmungen bzw. der walzenartigen Rollen ist so zu wählen, daß stets mindestens eine Rolle im Expansionsbereich des Motors, d.h. zwischen der Druckluftzuführung und -abführung,angeordnet ist, damit bei jeder Stellung des .Drehkolbens ein sicheres Anlaufen gewährleistet ist. Die Mindestzahl der Rollen beträgt daher bei Motoren mit auf gegenüberliegenden Seiten der Gehäusebohrung angeordneter Druckluft zu- und-abführung drei. Nach oben hin ist die Anzahl der Rollen jedoch nicht begrenzt und hängt im wesentlichen von der Größe des Motors ab, wobei die Anzahl der Rollen mit größer werdendem Motor, d.h. größer werdenden Abmessungen und größer werdender Leistung, zunimmt. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Motors ermöglicht es hierbei Druckluftmotoren mit wesentlich größeren Abmessungen undThe number of recesses or the roller-like rollers is to be selected so that there is always at least one roller in the expansion area of the motor, i.e. between the compressed air supply and discharge, is arranged so that a safe start-up is guaranteed in every position of the rotary piston is. The minimum number of roles for motors is therefore with arranged on opposite sides of the housing bore Compressed air supply and discharge three. Is up However, the number of rollers is not limited and depends essentially on the size of the motor, the number of roles as the motor increases, i.e. as the motor increases Dimensions and increasing power. The inventive Training of the motor enables air motors with much larger dimensions and
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größeren Leistung/zu bauen als dies bei Lamellenmotoren bislang der Fall war.greater performance / to be built than has so far been the case with vane motors was the case.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist jedoch der Außendurchmesser der Rollen mindestens gleich, vorzugsweise jedoch größer als das Doppelte des maximalen Abstandes zwischen der Wandung der Gehäusebohrung und der Mante?-lflache des brehkolbens bemessen. Auf diese Weise erreicht man, daß die Rollen auch beim Passieren der Stelle, an der der Abstand zwischen der Wandung der Gehäusebohrung/der Mantelfläche des Drehkolbens seinen maximalen Wert erreicht, nicht zu weit aus ihren Ausnehmungen herausIn an expedient embodiment of the invention, however, the outer diameter of the rollers is at least equal to, but preferably greater than twice the maximum distance between the wall of the housing bore and the outer surface of the rotary lobe. To this Way one achieves that the roles even when passing the point at which the distance between the wall of the housing bore / the The outer surface of the rotary piston reaches its maximum value, not too far out of its recesses
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in den Zwischenraum zwischen der Mantelfläche des Drehkolbens und der Wandung der Gehäusebohrung austreten können. Ein solches unzulässig weites Heraustreten der walzenartigen Rollen aus den Ausnehmungen des Drehkolbens hätte die Folge, daß die Rollen außer an der Wandung der Gehäusebohrung nur noch an der in Drehrichtung gesehen voreilenden Kante zwischen Drehkolben-Mantelfläche und Ausnehmungs-Seitenflache anliegen, was einen außergewöhnlich starken Verschleiß derselben nach sich ziehen würde. Die Ursache für diesen starken Verschleiß wären die an dieser Kante auftretenden hohen Flächenpressungen, die infolge der linienförmigen Berührung derart groß würden, daß es zu äußerst unerwünschten bleibenden Verformungen an dieser Kante käme. Außerdem würde die Gefahr bestehen, daß auch die walzenartigen Rollen infolge der schneidenartigen Ausbildung dieser Kante stark beschädigt werden. Diese Schwierigkeiten sowie auch ein völliges Herausfallen der Rollen aus den Ausnehmungen des Drehkolbens, das einen sofortigen Stillstand des Motors zur Folge hätte, werden durch die ausreichend große Bemessung des Außendurchmessers der Rollen mit Sicherheit vermJaden. Ist der Außendurchmesser jeder RcQLe mindestens gleich oder gar größer als das Doppelte des maximalen Abstandes zwischeninto the space between the lateral surface of the rotary piston and the wall of the housing bore can escape. Such an inadmissibly far stepping out of the roller-like Rolling out of the recesses of the rotary piston would have the consequence that the rollers only on the wall of the housing bore still at the leading edge, seen in the direction of rotation, between the rotary piston jacket surface and the recess side surface concern what an exceptionally heavy wear and tear of the same would entail. The cause of this heavy wear would be the high levels that occur on this edge Surface pressures as a result of the linear contact would be so large that there would be extremely undesirable permanent deformations at that edge. Besides, the There is a risk that the roller-like roles as a result the blade-like formation of this edge are severely damaged. These difficulties as well as one complete falling out of the roles from the recesses of the rotary piston, which causes an immediate standstill of the engine Consequence would be, by the sufficiently large dimensioning of the outer diameter of the rollers with certainty. If the outer diameter of each RcQLe is at least equal to or even greater than twice the maximum distance between
undand
der Wandung der Gehäusebohrung/der Mantelfläche des Drehkolbens, so ist gewährleistet, daß die Außenfläche Jeder Rolle außer an der Wandung der Gehäusebohrung auch auf der Seitenfläche der ihr zugeordneten Ausnehmung des Drehkolbens abrollt, wo sich die zu übertragende Umfangskraft entsprechend den Hertz1sehen Pressungsgesetzen wesentlich gleichmäßiger verteilt und der Verschleiß dadurch erheblich verringert wird. Hierdurch wird ferner vermieden, daß die Kante zwischen der Seitenwandung der Ausnehmung und der Mäntelfläche des Drehkolbens mit der Außenfläche der Rolle überhaupt in Berührung kommt, so daß sowohl Beschädigungen dieser Kante als auch der Rolle nicht vorkommen können.the wall of the housing bore / the lateral surface of the rotary piston, it is ensured that the outer surface of each roller rolls on the side surface of the recess of the rotary piston assigned to it, as well as on the wall of the housing bore, where the circumferential force to be transmitted is substantially in accordance with Hertz 1 see compression laws more evenly distributed and the wear is thereby considerably reduced. This also prevents the edge between the side wall of the recess and the jacket surface of the rotary piston from coming into contact with the outer surface of the roller at all, so that neither this edge nor the roller can be damaged.
Andererseits hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, den Außendurchmesser der Rollen nicht'mehr alsOn the other hand, however, it has proven to be useful proven, the outer diameter of the rollers no more than
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10 bis 12 % größer als das Doppelte des maximalen Abstandes zwischen der Wandung der Gehäusebohrung und der Mantelfläche des Drehkolbens zu bemessen. Auf diese Weise wird erreicht« daß der Schwerpunkt der walzenartigen Rollen möglichst weit nach außen verlagert wird, ohne daß andererseits die Gefahr eines Herausrutschens der Rollen aus den Ausnehmungen des Drehkolbens oder aber unzulässig starker Verformungen des Drehkolbens und der Rollen besteht. Der Radius, an dem die infolge der Druckunterschiede entstehende Kraft der Druckluft angreift, wird auf dieseWeise möglichst groß gehalten, was naturgemäß ein größeres Drehmoment und damit eine größere abgegebene Leistung zur Folgehat. Gleichzeitig wird hierdurch die Richtung der wirksamen Kraft der Druckluft in möglichst weitgehendem Maße an eine genau tangentiale Richtung in bezug auf die Mantelfläche des Drehkolbens angenähert, was ebenfalls zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Angriffspunkt dieser Kraft und der Drehachse führt und damit eine Vergrößerung des abgegebenen Drehmomentes und damit der abgegebenen Leistung bewirkt.To be dimensioned 10 to 12 % larger than twice the maximum distance between the wall of the housing bore and the lateral surface of the rotary piston. In this way it is achieved that the center of gravity of the roller-like rollers is shifted as far outwards as possible without the risk of the rollers slipping out of the recesses of the rotary piston or inadmissibly strong deformations of the rotary piston and the rollers. The radius at which the force of the compressed air generated as a result of the pressure differences acts is kept as large as possible in this way, which naturally results in a greater torque and thus a greater output power. At the same time, the direction of the effective force of the compressed air is approximated as closely as possible to an exactly tangential direction with respect to the outer surface of the rotary piston, which also leads to an increase in the distance between the point of application of this force and the axis of rotation and thus an increase in the output Torque and thus the power delivered.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Abstand zwischen den parallel zueinander angeordneten Seitenflächen der Ausnehmungen des Drehkolbens um etwa 4 bis 6 % größer zu bemessen als den Außendurchmesser der Rollen. Ein derartiger Abstand zwischen den Seitenflächen hat sich als völlig ausreichend erwiesen, um ein Eindringen der Druck- luft in die Ausnehmungen des Drehkolbens zu ermöglichen und zu gewährleisten, daß die Druckluft auf die der Wandung der Gehäusebohrung abgewandte Seite der Rollen gelangen kann, um diese an die Wandung der Gehäusebohrung anzudrucken. Eine derart gegenüber dem Außendurchmesser der Rollen größere Bemessung des Abstandes zwischen den Seitenflächen der Ausnehmungen des Drehkolbens hat ferner den Vorteil, daß die Ausnehmungen sich praktisch vollständig mit Druckluft füllen, was sich vorteilhaft auf die abgegebene Leistung auswirkt, da diese proportional der pro Umdrehung in die Zellen eingebrachten Luftmenge ist. Eine zu enge AusbildungIt has proven to be expedient to dimension the distance between the side surfaces of the recesses of the rotary piston, which are arranged parallel to one another, to be approximately 4 to 6% larger than the outer diameter of the rollers. Such a distance between the side surfaces has proven to be completely sufficient to allow the compressed air to penetrate into the recesses of the rotary piston and to ensure that the compressed air can reach the side of the rollers facing away from the wall of the housing bore in order to reach them to print the wall of the housing bore. Such a larger dimension of the distance between the side surfaces of the recesses of the rotary piston compared to the outer diameter of the rollers also has the advantage that the recesses are practically completely filled with compressed air, which has an advantageous effect on the output, since this is proportional to the per revolution in the Cells introduced is the amount of air. Too tight training
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der AusneÄflageöL-iiäirde daher eine nur unzulängliche Füllung derselben mit DÄckluf^ und eine entsprechende Leistungsverrihgeriing nach siehziehen«the AusneÄflageöL-iiäde therefore only an inadequate filling the same with DÄckluf ^ and a corresponding performance reduction after seeing «
Anderei*se;its ist der Abstand zwischen den parallel zueinander' angeördrieten Seitenfllehen der. Ausnehmungen bei dem Motor isäöto: der Erfindung klein genug um zu verhindern* daß" sieh öle Bollen in den Kammern vereöken, was zu einem außerordöritlichl· großen ¥efsehlelB, insbesondere an den Stirnflächen'iei' Ciehausebbhrung.-tsüider Hollen, führt und außerdem eine eftebiiche ^erschleehterücnig der Leistung des Motors, vor allem aber seiner Anlaufeigenschaften, bewirken würde. Bei der erfindüngsgeraäi vorgeschlagenen Bemessung des Abstarides· zwischen den Seitenflächen, der Ausnehmungen des Drehkolbens' sind: derartige Schwierigkeiten jedoch nicht zu befürchten. Vielmehr werden die Walzenartigen Rollen zwisctteri ölen Seitenflächen der Ausnehmungen stets in ausreichendem Maße geffEhrt. Ferner ist es auch aus reinen Festigkeitsgründen nicht^zweckmäßig, die Ausnehmungen des Drehkolbens um mehr als 4 bis 6 % größer als den Außendurchmesser der Rollen zu bemessen* da ansonsten die Biegebeanspruchungen des Drehkolbens am Fuße der Ausnehmungen unzulässig hohe Werte erreichen würden. Ferner wird die Breite der Ausnehmungen auch deshalb möglichst klein gehalten, damit der Winkel zwischen der Auslaß- und der Einlaßöffnung der Druckluft auf der Seite, auf der sich die Mantelfläche des Drehkolbens und die Wandung der Gehäusebohrung berühren, möglichst klein gehalten werden kann. Dies ist vor allemdeshalb erförderlichi weil der in diesem Bereich befindliche tote Raum für die Leistung des Motors nicht nutzbar gemacht werden kanni ^-Anderei * se; its is the distance between the parallel sides of the. Recesses in the motor isäöto: the invention small enough to prevent "see oil balls in the chambers", which leads to an extraordinarily large hole, especially on the end faces of the hole, and also a In the case of the dimensioning of the distance between the side surfaces, the recesses of the rotary piston, proposed according to the invention, such difficulties are not to be feared Side surfaces of the recesses are always made to a sufficient extent. Furthermore, for reasons of strength, it is not ^ expedient to dimension the recesses of the rotary piston by more than 4 to 6% larger than the outer diameter of the rollers *, otherwise the bending stresses of the rotary piston at the base of the recesses would reach impermissibly high values The width of the recesses is also kept as small as possible so that the angle between the outlet and the inlet opening of the compressed air on the side on which the lateral surface of the rotary piston and the wall of the housing bore contact can be kept as small as possible. This is especially necessary because the dead space in this area cannot be used for the power of the engine.
Es empfiehlt sich, die■> Bodenfläche derc Ausnehmungen des Drehkolbehs im QuerSOhnitt etwa halbkreisf©JFmig ausr zubilden. Hierdurch erreicht man einerseits, daß die waizenr artigen Rollen beim Stillstand des Motors einwandfreA. sLn-..:;.; axialer Richtung ausgerichtet werden. Andererseits■It is recommended that ■> floor space iTaste recesses of Drehkolbehs in QuerSOhnitt approximately semicircular © JFmig suff zubilden. On the one hand, this ensures that the waizen-like rollers work properly when the engine is at a standstill. sLn - ..:;.; be aligned in the axial direction. On the other hand ■
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duroh vermieden, daß Im Bereich der Bodenfläohe der Ausnehmungen Kerbstellen entstehen, welche die Festigkeit des Drehkolbens vermindern und bei stoßartigen Belastungen des Motors zu DauerbrUohen führen können. In manchen Fällen ist es jedoch auch möglich, anstelle einer im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Bodenfläche eine solche von ellipsenförmlger oder in anderer Weise gebogener Form zu verwenden. Außerdem ist es in besonderen Fällen auch möglich, die Boden fläche der Ausnehmungen im Querschnitt dreieckig oder trapez förmig auszubilden.duroh avoided that in the area of the bottom surface of the recesses notch points arise, which the strength of the Reduce the rotary piston and can lead to continuous boiling if the engine is subjected to sudden loads. In some cases it is however, it is also possible to use a bottom surface with an elliptical or otherwise curved shape instead of a base surface which is approximately semicircular in cross section. In addition, in special cases it is also possible to have the bottom surface of the recesses triangular or trapezoidal in cross section to be shaped.
Im allgemeinen ist es ratsam, wenn der Abstand zwischen den Seitenflächen der Ausnehmungen des Drehkolbens etwa gleich ihrer größten radialen Tiefe bemessen ist. Auf diese Weise wird die Schwächung des Drehkolbens durch die Ausnehmungen auf ein unbedingt notwendiges Maß beschränkt. Andererseits erhalten die walzenartigen Rollen eine ausreichende Bewegungsfreiheit, wobei gewährleistet ist, daß sie beim Passieren der Stelle, an der die Mantelfläche des Drehkolbens die Wandung der Gehäusebohrung berührt, völlig in die Ausnehmungen hineingleiten können, so daß auch an dieser Stelle kein erhöhter Verschleiß auftreten kann.In general, it is advisable if the distance between the side surfaces of the recesses of the rotary piston is dimensioned approximately equal to its greatest radial depth. In this way, the weakening of the rotary piston by the Recesses limited to an absolutely necessary amount. On the other hand, the roller-like rollers receive sufficient freedom of movement, it being ensured that they completely when passing the point at which the lateral surface of the rotary piston touches the wall of the housing bore can slide into the recesses so that no increased wear can occur at this point either.
In der Regel ist es vorteilhaft, wenn die Aus nehmungen des Drehkolbens sich in an sich bekannter Weise über dessen gesamte axiale Länge erstrecken und die Rollen eine der Länge der Ausnehmungen entsprechende axiale Länge besitzen. Bei einer derartigen Ausbildung der Ausnehmungen bzw. der Rollen erreicht man jeweils eine maximale Größe der einzelnen Zellen, was sich naturgemäß günstig auf die Leistung des Motors auswirkt. Außerdem vereinfacht sich die konstruktive Ausbildung und die Herstellung des Motors wegen der einfachen glatten Stirnflächen in erheblichem Maße. Es sind zwar Ausführungsformen denkbar, bei denen die Rollen sowie αμοη die Ausnehmungen eine geringere axiale Länge besitzen als der Drehkolben, was jedoch dazu führt, daß'die Ablichtung an den '"''■'■ :v~:S·"--ten der Rollen sehr kompliziert, As a rule, it is advantageous if the recesses of the rotary piston extend in a manner known per se over its entire axial length and the rollers have an axial length corresponding to the length of the recesses. With such a design of the recesses or the rollers, a maximum size of the individual cells is achieved in each case, which naturally has a favorable effect on the performance of the motor. In addition, the structural design and manufacture of the motor are simplified to a considerable extent because of the simple, smooth end faces. Embodiments are conceivable in which the rollers as well as the recesses have a shorter axial length than the rotary piston, but this leads to the fact that the '"''■' ■: v ~: S ·" - th of roles very complicated,
störanfällig oder völlig unzureichend ist.prone to failure or completely inadequate.
Dichtelemente sowie Ausnehmungen des Drehkolbens, die sich über die gesarote axiale Länge des Drehkolbens erstrecken, sind bei Lamellenmotoren an sich bekannt.Sealing elements and recesses in the rotary piston, which extend over the entire axial length of the rotary piston, are known per se in vane motors.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Ausnehmungen des Drehkolbens in bezug auf dessen Längsmittelebenen symmetrisch ausgebildet, Zunächst ermöglicht eine solche symmetrische Ausbildung der Ausnehmungen ein Arbeiten des Motors in beiden Drehrichtungen, und zwar mit annähernd gleloher Leistung. Außerdem hat diese Ausbildung den Vorteil einer Vereinfachung der Herstellung des Drehkolbens, die keine besonderen Werkzeugmaschinen oder Spezial» werkaeuge verlangt. Ferner gewährleistet diese Ausbildung der Ausnehmungen stets eine einwandfreie Ausrichtung der Hollen in axialer Richtung und ermöglicht eine gute Ausriohtung derselben innerhalb der Ausnehmungen,According to a further feature of the invention are the recesses of the rotary piston with respect to its longitudinal center planes symmetrically designed, first of all, such a symmetrical design of the recesses enables a The motor works in both directions of rotation, with approximately smooth performance. Also, this has training the advantage of simplifying the manufacture of the rotary piston, which no special machine tools or special » werkaeuge required. Furthermore, this ensures training the recesses always a perfect alignment of the lumps in the axial direction and enables a good alignment same within the recesses,
Der radiale Abstand zwischen den Auflagepunkten der Rollen auf der Bodenfläche der Ausnehmungen und der Mantelfläche des Drehkolbens in der Symmetrieebene der Ausnehmungen wird in aller Regel um etwa 10 % xxxxx größer als der Außendurchmesser der Rollen bemessen. Eine derart nur um etwa IQ % . größere Bemessung des radialen Abstandes zwischen den Auflagepunkten der Rollen auf der Bodenfläche der Ausnehmungen und der Mantelfläohe des Drehkolbens hat sioh bei durchgeführten Versuchen als besonders zweckmäßig erwiesen. The radial distance between the points of support of the rollers on the bottom surface of the recesses and the outer surface of the rotary piston in the plane of symmetry of the recesses is usually about 10 % xxxxx larger than the outer diameter of the rollers. Such a thing by only about IQ %. Larger dimensioning of the radial distance between the points of support of the rollers on the bottom surface of the recesses and the lateral surface of the rotary piston has proven to be particularly useful in tests that have been carried out.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind die Stirnflächen der Rollen mit je einer konzentrischen Längsbohrung von geringer Tiefe versehen. Stattdessen ist es aber auch möglich, die Rollen als walzenartige Hohlkörper mit durchgehender Längsbohrung auszubilden. Beide vorerwähnten Ausftihrungsmöglichkeiten haben den Vorteil, daß sie eine besonders gute Abdichtung zwischen den StirnflächenIn an expedient embodiment of the invention, the end faces of the rollers are each concentric with one Provide longitudinal drilling of shallow depth. Instead, however, it is also possible to use the rollers as roller-like Form hollow body with a continuous longitudinal bore. Both of the aforementioned options have the advantage that they create a particularly good seal between the end faces
der Rollen und den Stirnflächen der Qehäusebohrung gewährleisten und ein Übertreten von Druckluft an dieser Stelle von einer Zelle in die andere verhindern. Zwar ist zunächst auch ohne eine sich Über einen Teil oder die gesamte Länge der walzenartigen Rolle erstreckende Längsbohrung eine hinreichende Abdichtung zwischen den Stirnflächen der Rollen und den Stirnflächen der Gehäusebohrung zu erreichen, Jedoch nur für eine verhältnismäßig kurze Betriebsdauer. Der Grund hierfür besteht in der ungleichmäßigen Abnutzung von nicht mit konzentrischen Bohrungen versehenen Stirnflächen der Rollen, die infolge der unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten in ihrem äußeren Bereich schneller verschleißen als im Bereich ihrer Drehachse. Daraus folgt, daß die Stirnflächen von nicht mit Längsbohrungen versehenen Rollen nach längerer Betriebsdauer eine ballige Form annehmen, so daß sie nicht mehr mit ihrer gesamten Fläche ., sondern nur noch mit einem Funkt an der Stirnfläche der Gehäusebohrung anliegen. Ist dies der Fall, so läßt die Dichtwirkung an dieser Stelle in erheblichem Maße nach, was sich äußerst nachteilig auf die Leistung und den Wirkungsgrad des Motors auswirkt. Versieht man dagegen die Stirnflächen der Rollen mit Je einer konzentrischen Längebohrung, die sich mindestens über einen Teil der Rollenlänge erstreckt, so verbleibt an den Stirnflächen lediglich eine kreisringförmige Fläche geringer radialer Breite, deren Verschleiß Überall im wesentlichen gleich stark ist« so daö es nicht zu einer balligen Ausbildung der Stirnflächen der Rollen kommen kann. Somit wird durch die in die Stirnflächen der Rollen eingebrachten, sich über einen Teil oder die gesamte Länge der Rollen erstreckenden Längsbohrungen eine wesentlich bessere Abdichtung zwischen den Stirnflächen der Rollen und den Stirnflächen der Gehäusebohrung erreicht> die selbst nach längerer Betriebsdauer nicht nennenswert nachläßt«ensure the rollers and the end faces of the housing bore and prevent compressed air from flowing from one cell to the other at this point. True is initially even without a longitudinal bore extending over part or the entire length of the roller-like roller, a sufficient one To achieve sealing between the end faces of the rollers and the end faces of the housing bore, however only for a relatively short period of operation. The reason for this is the uneven wear of not with concentric bores provided end faces of the rollers, which as a result of the different circumferential speeds wear out faster in their outer area than in the area of their axis of rotation. It follows that the end faces of rollers not provided with longitudinal bores take on a spherical shape after a long period of operation, so that they do not more with its entire area., but only with one Make contact with the face of the housing bore. is if this is the case, the sealing effect leaves this point to a considerable extent after what is extremely detrimental to affects the performance and efficiency of the engine. Provides on the other hand, the end faces of the rollers each have a concentric longitudinal bore that extends over at least one Part of the roller length extends, only a small circular area remains at the end faces radial width, the wear and tear of which is essentially everywhere equally strong «so that there is no convex formation the end faces of the rollers can come. Thus, through the introduced into the end faces of the rollers, extending over part or all of the length of the rollers Longitudinal bores provide a much better seal between the end faces of the rollers and the end faces of the housing bore achieved> even after a long period of operation does not decrease significantly "
Außerdem hat eine derartige Längsbohrung der Rollen insbesondere dann, wenn sie sich über ihre gesamte axiale Länge erstreckt, den Vorteil, daß das Gewicht der Rollen undIn addition, the rollers have such a longitudinal bore especially when they extend over their entire axial Length extends, the advantage that the weight of the rollers and
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damit das Gewicht des gesamten Motors erheblich verringert wird« was vor allem bei Handwerkzeugmaschinen wichtig ist. Die Verringerung des Rollengewichtes im Hinblick auf die Fliehkraft ist demgegenüber von untergeordneter Bedeutung, zumal die Fliehkraft bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Motor durchaus einen verhältnismäßig großen Wert annehmen kann;ohne daß die Innere Reibung unerwünscht hoch wird.so that the weight of the entire motor is significantly reduced «which is particularly important for handheld power tools. The reduction in the roller weight with regard to the centrifugal force is of secondary importance, especially since the centrifugal force in the motor proposed according to the invention can definitely assume a relatively high value ; without the internal friction becoming undesirably high.
Vorzugsweise wird der Innendurchmesser der Jiängsbohrung der Rollen etwa halb ao groß wie der Außendurchmesser der Rollen bemessen. Bei diesen Abmessungeverhältnissen erhält man Rollen, deren kreisringförmige Stirnflächen eine gute Abdichtung ermöglichen und die bei verhältnismäßig geringem Gewicht ein ausreichend groß bemessenes Widerstandsmoment gegen Biegebeanspruchungen aufweisen.The inner diameter of the longitudinal bore of the rollers is preferably about half ao as large as the outer diameter of the roles. With these dimensional ratios one obtains rollers, the circular end faces of which have a allow good sealing and which have a relatively low weight and a sufficiently large moment of resistance against bending stresses.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist für die Druckluftzuführung mindestens ein Kanal in der Wandung der Gehäusebohrung vorgesehen, an den eine oder mehrere in axialer Richtung im Abstand zueinander angeordnete, in der Wandung der Gehäusebohrung eingebrachte rauschelartige Düsen angeschlossen sind. Die muschelartigen Düsen ermöglichen eine intensive Beaufschlagung der einzel nen Zellen des Drehkolbens mit Druckluft, wobei diese nicht nur in ausreichendem Maße mit Druckluft gefüllt werden, sondern außerdem erreicht wird, daß sich außer dem statischen Druck audinoch der dynamische Druck der Druckluft auswirken kann, der als Angriffsfläche außer den Rollen vor allem die Seitenflächen der Ausnehmungen des Drehkolbens beaufschlagt. In an expedient embodiment of the invention, at least one duct is provided in the wall of the housing bore for the compressed air supply, to which one or more nozzles-like nozzles arranged in the axial direction and placed in the wall of the housing bore are connected. The shell-like nozzles permit intensive impingement of the individual NEN cells of the rotary piston with compressed air, these are not only filled sufficiently with compressed air, but it is also achieved that can be other than the static pressure of the dynamic pressure of the compressed air audi still affect the as In addition to the rollers , the side surfaces of the recesses of the rotary piston are primarily acted upon by the attack surface.
Bei einem Druckluftmotor mit stets gleichbleibender Drehrichtung sind lediglich für die Zuführung der Druckluft ;ine oder mehrere muschelartige Düsen vorgesehen. Hierbei / et es völlig ausreichend, wenn für die Abführung der Druckft in an sich bekannter Weise eine Anzahl von radialen irungen vorgesehen ist, die im Kompressionsbereich desIn the case of a compressed air motor with a constant direction of rotation, only one or more shell-like nozzles are provided for supplying the compressed air. Here, / es et completely sufficient if a number is provided by radial irungen for removing the Druckft in manner known per se, which in the compression region of the
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Motors in der Wandung der Gehäusebohrung eingebracht sind. Diese>Bohrungen können direkt nach außen führen, wobei es jedoch empfehlenswert ist, irgendwelche Mittel vorzusehen, die ein Eindringen von Schmutz Von außen in das Innere des; Motors verhindern. ^Motor are introduced into the wall of the housing bore. These> holes can lead directly to the outside, being there however, it is advisable to provide some means of preventing dirt from entering the interior of the; Prevent motor. ^
Bei einem Druckluftmotor mit umsteuerbarer Drehrichtung sind sowohl für die Druckluftzuführung als auch für die Druckluftabführung jeweils eine oder mehrere muschelartige Düsen vorgesehen. Dies ist vor allem deshalb notwendig, damit bei einem Wechsel der Drehrichtung die bisherige Zuführungsdüse als Abführungsdüse und die bisherige Abührungsdüse als Zuführungsdüse benutzt werden kann. In diesem Falle werden die Bohrungen oder Aussparungen füijdie Abführung der Druckluft in der Wandung der Gehäusebohrung auf der den muschelartigen Düsen gegenüberliegenden Seite symmetrisch zu den Zuführungs- und Abführungsdüsen angeordnet. Hierdurch erreicht man, daß der Druckluftmotor unabhängig von seiner Drehrichtung stets mit annähernd gleicher Leistung und gleichem Wirkungsgrad arbeitet. Außerdem wird der Expansionsbereich in beiden Drehrichtungen so groß wie möglich gehalten, was die Erzielung einer maximalen Leistung gewährleistet. In the case of a compressed air motor with reversible direction of rotation are both for the compressed air supply and one or more shell-like each for the compressed air discharge Nozzles provided. This is especially necessary thus, when the direction of rotation is changed, the previous feed nozzle as the discharge nozzle and the previous discharge nozzle can be used as a feed nozzle. In this case, the holes or recesses for the discharge of the Compressed air symmetrically in the wall of the housing bore on the side opposite the shell-like nozzles arranged to the feed and discharge nozzles. This ensures that the air motor is independent of its direction of rotation always works with approximately the same power and the same efficiency. In addition, the area of expansion kept as large as possible in both directions of rotation, which ensures maximum performance.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erweitern sich die muschelartigen Düsen zur Gehäusebohrung hin und besitzen im Bereich deren Innenfläche ihre . in ümfangsrichtung gemessen größte Breite, welche mindestens gleich, vorzugsweise jedoch größer als der Abstand zwischen zwei Ausnehmungen auf der Mantelfläche des Drehkolbens bemessen ist. Eine derartige Ausbildung derDüsen gewährleistet stets eine mindestens ausreichende Füllung jeder einzelnen Zelle des Drehkolbens mit Druckluft, und zwar auch dann, wenn beim Anlaufen des Motors der Drehkolben eine solche Stellung einnimmt, daß der zwischen zwei Ausnehmungen verbleibende Abschnitt der Mantelfläche des Drehkolbens die muschelartige Düse bzw. Düsen fast vollständig abdeckt. AuchExpand according to another feature of the invention the shell-like nozzles to the housing bore and have theirs in the area of their inner surface. in The largest width measured in the circumferential direction, which is at least equal to, but preferably greater than the distance between two recesses on the lateral surface of the rotary piston is dimensioned. Such a configuration of the nozzles is guaranteed Always at least sufficient filling of each individual cell of the rotary piston with compressed air, even then, if the rotary piston has one when the engine starts up Assumes position that the remaining between two recesses Section of the lateral surface of the rotary piston the shell-like nozzle or nozzles almost completely covered. Even
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in einem solchen Falle ist durch die besondere Ausbildung der Düsen stets ein sicheres Anlaufen des Motors gewähr^ leistet. Im allgemeinen empfiehlt es sich, die muschelartigen Düsen im Querschnitt symmetrisch auszubilden, was die Herstellung des Motorgehäuses erheblich vereinfacht. -in such a case it is through special training of the nozzles always ensures that the motor starts up safely. In general, it is best to use the shell-like To design nozzles symmetrically in cross section, which considerably simplifies the manufacture of the motor housing. -
Es ist jedoch auch möglich, die Zuführungsdüsen in Drehrichtung und die Abführungsdüsen gegen die Drehrichtung des Drehkolbens in Umfangsrichtung etwa sichelförmig zu verbreitern. Eine solche Ausbildung^ der"rJZufu1^&uhgs-'bzw: Ab^ führungsdüsen besitzt den Vorteil, daß die einzelnen Zellen des Motors auch bei sehr hohen Drehzahlen stets vollständig mit Druckluft gefüllt werden. Dies ist bei schmalen Düsen nicht immer gewährleistet, da bei hohen und höchsten Drehzahlen die Zeit, während xxx die einzelnen Zellen sich an der Zuführungsdüse vorbeidrehen und eine Beaufschlagung mit Druckluft möglich ist, außerordentlich kurz ist. Die sichelförmige Verbreiterung der Zuführungsdüsen in Drehrichtung bedeutet, daß diese Zeitspanne wesentlich vei£ngert wird, so daß auch bei besonders hohen Drehzahlen stets eine vollständige Füllung der einzelnen Zellen gewährleistet ist. Das gleiche gilt im umgekehrtenSinne ebenfalls für die Abführungsdüsen, in deren Bereich die Zellen möglichst weitgehend von der in ihnen noch verbliebenen Druckluft geleert werden sollen, was ebenfalls eine bestimmte Zeitspanne beansprucht, die bei schmaler Bemessung der Atflihrungsdüsen und hohen und höchsten Drehzahlen oftmals nicht zur Verfügung steht. Es besteht daher die Gefahr, daßin diesenFäiidn^ J J die in den Zellen verbleibende restliche Druckluft den Lauf des Motors bremst und damit die Leistung vermindert. Durch eine gleichfalls sichelförmige Verbreiterung der Abführungsdüsen entgegen der Drehrichtung des Drehkolbens kann die Zeitspanne, in der die restliche Druckluft aus den Zellen entweichen kann, in vorteilhafter Weise verlängert werden. Bei einer umkehr der Drehrichtung des Motors werden die bisherigen Zuführungsdüsen Abführungsdüsen und umgekehrt, so daß die nunmehrigen Zuführungsdüsen in der neuen DrehrichtungHowever, it is also possible to widen the feed nozzles in the direction of rotation and the discharge nozzles counter to the direction of rotation of the rotary piston in the circumferential direction in an approximately sickle shape. Such a design of the supply or discharge nozzles has the advantage that the individual cells of the motor are always completely filled with compressed air even at very high speeds At high and highest speeds, the time during which the individual cells rotate past the feed nozzle and the application of compressed air is possible is extremely short at particularly high speeds, a complete filling of the individual cells is always guaranteed with narrow ventilation nozzles and high and The highest speeds are often not available. There is therefore the danger thata diesenFäiidn ^ JJ the remaining cells in the remaining compressed air brakes the rotation of the motor and thus reduces performance. By likewise widening the discharge nozzles in a sickle-shaped manner counter to the direction of rotation of the rotary piston, the period of time in which the remaining compressed air can escape from the cells can advantageously be extended. If the direction of rotation of the motor is reversed, the previous feed nozzles become discharge nozzles and vice versa, so that the current feed nozzles move in the new direction of rotation
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des Motors sichelförmig verbreitert sind, während die sichelförmige Verbreiterung der nunmehrigen Abführungsdüsen der neuen Drehrichtung des Motors entgegengerichtet ist.of the engine are widened sickle-shaped, while the sickle-shaped widening of the current discharge nozzles is opposite to the new direction of rotation of the motor.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beläuft sich die axiale Gesamtlänge der Zuführungsbzw. Abführungsdüsen jeweils etwa auf ein Drittel der axialen Länge der Gehäusebohrung. Hierdurch wird die Plächenpressung im Bereich der Düsen zwischen den waizenartigen Rollen und den dort verbleibenden Abschnitten der Wandung der Gehäusebohrung verhältnismäßig gering gehalten, was bei einer wesentlich größeren axialen Länge der Zuführungs- bzw. AbführungsdUsen nicht gewährleistet wäre, so daß es unter Umständen zu bleibenden Verformungen in diesem Bereich kommen könnte.In an advantageous embodiment of the invention, the total axial length of the supply or Discharge nozzles each about a third of the axial Length of the housing bore. This reduces the surface pressure in the area of the nozzles between the waizen-like rollers and the remaining there sections of the wall of the housing bore kept relatively small, which is a Much larger axial length of the supply or discharge nozzles would not be guaranteed, so that under certain circumstances permanent deformations in this area could occur.
Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die muschelartigen Düsen in bezug auf die mittlere Querschnittsebene der Gehäusebohrung symmetrisch angeordnet sind. Bei jeweilsIt is also useful if the shell-like nozzles with respect to the central cross-sectional plane the housing bore are arranged symmetrically. At each
zwei, in axialer Richtung hintereinander angeordneten muschelartigen Düsen für die Druckluftzu- bzw. -abführung sind diese vorteilhafterweise in einem, etwa einem Viertel der axialen Länge der Gehäusebohrung entsprechenden Abstand von deren Stirnflächen angeordnet. Bei jeweils drei, in axialer Richtung hintereinander angeordneten muschelartigen Düsen für die Druckluftzu- bzw. -abführung werden die beiden äußeren Düsen zweckmäßig in einem, etwa einem Sechstel der axialen Länge der Gehäusebohrung entsprechenden Abstand von ihren Stirnflächen angeordnet. Auf diese Weise erreicht man, daß die durch die zuströmende Druckluft verursachten Kräfte über die axiale Länge einer jeden walzenartigen Rolle gleichmäßig verteilt angreifen. Dies hat den Vorteil, daß die Rollen beim Passieren der Zuführungsdüsen unter der Einwirkung der Druckluft nicht verkanten können, sondern gleichmäßig gegen die Wandung, der Gehäusebohrung angedrückt werden. Hierdurch wird der innere Reibungswiderstand des Motors und damit der Verschleiß erheblich vermindert, während außerdem ein beson-two shell-like, arranged one behind the other in the axial direction Nozzles for the supply and discharge of compressed air, these are advantageously in one, about a quarter of the axial Length of the housing bore corresponding distance from the end faces. With three each, in the axial direction Shell-like nozzles arranged one behind the other for the supply and discharge of compressed air are the two outer ones Nozzles expediently at a distance corresponding to about one sixth of the axial length of the housing bore from their Arranged end faces. In this way one achieves that the forces caused by the incoming compressed air over attack the axial length of each roller-like roller evenly distributed. This has the advantage that the roles when Passing the feed nozzles under the action of the compressed air can not tilt, but evenly against the Wall, the housing bore are pressed. This reduces the internal frictional resistance of the engine and thus the wear considerably reduced, while also a particularly
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ders -ruhiger Lauf erhielt wird. Ferner bewirkt die, mäßige Verteilung der Düsen über die ä^iäie kolbens bzw. der Rollen eine besonders niedrige. spruchung der Rollen/ so daß diese besonders leicht dimensioniert werden' Können.the smooth run is obtained. Furthermore, the moderate distribution of nozzles over the region piston or the rollers are particularly low. demand of the roles / so that these are dimensioned particularly easily will 'can.
In weiterer Äusgestaitung der Erfindung sind die r muschelartigen Busen jeweils mit zwei voneinander getrennt, ausgebildeten: Kanälen für die Druckluft zuführung bzw. -abrj führung verbunden. Dies hat denVorteil, daß die Gehäusewandung des Motors besonders dünn ausgebildet werden kann, da sich bei gleichem Durchflußquerschnitt zwei im Durchmesser kleinere Zuführungskanäle in einer dünneren Gehäusewandung anordnen lassen als ein Kanal mit verhältnismäßig großem Durchmesser.In a further Äusgestaitung the invention, the r conchoidal Breast are each separated by two spaced, formed: channels for the supply of compressed air or -abrj guide connected. This has the advantage that the housing wall of the motor can be made particularly thin, since two smaller diameter feed channels can be arranged in a thinner housing wall than a channel with a relatively large diameter with the same flow cross section.
Es ist ferner ratsam, wenn die in Umfangsrichtung gemessene Breite des zwischen den Zuführungs- und Abführungsdüsen verbleibenden Gehäusesteges um ein geringes Maß größer als die größte.,Breite der Ausnehmungen des Drehkolbens bemessen ist. Ein in dieser Weise ausgebildeter Gehäusesteg vermeidet auch dann einen Kurzschluß zwischen der ZufÜhruhgs- und der Abführungsdüse, wenn die Ausnehmungen des Drehkolbens den Gehäusesteg passieren. Dies ist insbesondere für das Anlaufen des Motors von Bedeutung, da es durchaus möglich ist, daß der Drehkolben beim Anlaufen gerade eine solche Stellung einnimmt, daß eine der Ausnehmungen genau im Bereich des Gehäusesteges Steht. 1st der Gehäusesteg jedoch breiter als die Breite der Ausnehmung, so ist auch in diesem Falle ein Kurzsc&Luß zwischen Zuführungs- und Abführungsdüse ausgeschlossen. Andererseits ist es jedoch zweckmäßig, den Gehäusesteg so schmal wie möglich auszubilden, damit vor allem der Expansionsbereich des Motors so groß wie möglich gemacht werden kann, um die Leistung des Motors, die wesentlich von der Größe des Expansionsbereiches abhängt, möglichst groß zu halten.It is also advisable if the width of the housing web remaining between the feed and discharge nozzles, measured in the circumferential direction, is slightly larger as the largest., width of the recesses of the rotary piston is. A housing web designed in this way also avoids a short circuit between the feed and the discharge nozzle, if the recesses of the rotary piston pass the housing bridge. This is especially for that Starting the engine is important, since it is quite possible that the rotary lobe is just one when it starts up Assumes position that one of the recesses exactly in the area of the housing bar. However, if the housing web is wider than the width of the recess, it is also in this A short-circuit between the supply and discharge nozzles is excluded. On the other hand, however, it is useful to make the housing web as narrow as possible so especially the expansion range of the engine as large as possible can be made to the power of the engine that depends essentially on the size of the expansion area, to keep it as large as possible.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist - mit Ausnahme des zwischen den muschelartigen Düsen verbleibenden Gehäusesteges - die gesamte übrige.. Wandung der Gehäusebohrung mit verteilt angeordneten Bohrungen oder Aussparungen für die Abführung der Druckluft versehen, die entsprechend der jeweiligen Drehrichtung des Drehkolbens im jeweiligen Expansionsbereich nach außen hin zu verschließen und im jeweiligen Kompressionsbereich nach außen hin zu öffnen sind. Bei einer derartigen Ausbildung des Druckluftmotors wird die Leistung bei sonst gleicher Ausbildung und Abmessung um ein erhebliches Maß gesteigert, da der Leistungsverlust, der sonst im Kompressionsbereich des Motors auftritt, praktisch völlig beseitigt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die im gesamten Kompressionsbereich verteilt angeordneten Bohrungen oder Aussparungen für die Abführung der Druckluft diese ungehindert nach außen austreten lassen, so daß es innerhalb des gesamten Kompressionsbereiches nirgendwo zu einem erneuten Komprimieren der in den einzelnen Zellen noch vorhandenen Restluft kommen kann. Die ansonsten hierfür erforderlich? Leistung geht somit nicht verloren, sondern steht als Antriebsleistung des Motors zur Verfügung. Da die Bohrungen oder Ausparungen für die Abführung der Druckluft außerdem auf den beiden Umfangshälften der Gehäusebohrung nach außen hin wahlweise verschlossen oder geöffnet werden können, kann ein in dieser Weise ausgebildeter Motor in beiden Drehrichtungen mit annähernd gleicher Leistung arbeiten.In another embodiment - with exception of the housing web remaining between the shell-like nozzles - the entire remaining .. wall of the housing bore provided with distributed holes or recesses for the discharge of the compressed air, which accordingly to close the respective direction of rotation of the rotary piston in the respective expansion area to the outside and in the respective compression area are to be opened to the outside. With such a design of the air motor the performance is increased by a considerable amount with otherwise the same design and dimensions, since the loss of performance that otherwise occurs in the compression area of the engine, is practically completely eliminated. This is achieved by distributing it over the entire compression area arranged bores or recesses for the discharge of the compressed air allow it to escape to the outside unhindered, so that there is nowhere within the entire compression range to be re-compressed in the individual Cells still existing residual air can come. Which otherwise required for this? Performance is not lost, but is available as the drive power of the motor. Since the holes or recesses for the discharge of the Compressed air also on the two circumferential halves of the housing bore can optionally be closed or opened to the outside, a trained in this way can Motor work in both directions of rotation with approximately the same power.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich dadurch, daß jeder der muschelartigen Düsen eine als Zuführungskanal und eine als Abführungskanal dienende Bohrung zugeordnet ist, von denen jeweils nur eine je nach der gewählten Drehrichtung an die Druckluftzuführung oder an die Außenluft angeschlossen ist. Diese Anordnung vereinfacht bei einem Wechsel der Drehrichtung des Motors die Beaufschlagung der einzelnen Düsen mit Druckluft bzw. die Umschaltung für ihre Verwendung als Abführungsdüse. Hierbei ist es ohneA further improvement results from the fact that each of the shell-like nozzles has one as a feed channel and a bore serving as a discharge channel is assigned, of which only one depending on the selected direction of rotation is connected to the compressed air supply or to the outside air. This arrangement simplifies one Change of the direction of rotation of the motor, the application of compressed air to the individual nozzles or the switchover for their use as a discharge nozzle. Here it is without
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weiteres möglich, das Verbinden und Trennen der als Zuführungs- und Abführungskanäle dienenden Bohrungen mit der bzw. von der Druckluftzuführung bzw. Außenluft sowie das Offnen und Schließen der in der Wandung der Gehäusebohrung eingebrachten Bohrungen oder Ausparungen für die Druckluftabführung mittels einer gemeinsamen Steuerung durchzuführen. Diese Steuerung des Druckluftmotors kann sowohl in Form einer Schiebersteuerung, als auch mit Hilfe eines Steuerkolbens durchgeführt werden, der entweder unmittelbar im oder am Gehäuse des Motors angeordnet ist oder bei einer Fernsteuerung mit in das Schaltpult der betreffenden Einrichtung eingebaut istj welche der Motor antreibt. Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch möglioh, das Umsteuern der Drehriohtung des Motors durch Ventile, beispielsweise Dreiwegeventile, durchzuführen.further possible, the connection and disconnection of the feeder and discharge channels serving bores with or from the compressed air supply or outside air and the Opening and closing of the bores or recesses for the compressed air discharge made in the wall of the housing bore to be carried out by means of a common control system. This control of the air motor can take the form of a Slide control, as well as with the help of a control piston can be carried out either directly in or on Housing of the motor is arranged or, in the case of a remote control, built into the control panel of the device concerned istj which the motor drives. In addition, it is Of course, it is also possible to reverse the rotation of the motor using valves, for example three-way valves, perform.
Die als Zuführungskanal für die muschelartigen Düsen dienenden Bohrungen werden zweckmäßig jeweils auf der dem Gehäusesteg zwischen den Düsen zugekehrten Seite und die als Abführungskanal dienenden Bohrungen jeweils auf der entgegengesetzten Seite der musohelartigen Düsen angeordnet. Insbesondere bei einer sichelartig verbreiterten Ausbildung der Zuführungsdüsen ergibt sich infolge dieser Anordnung der Zuführungs- bzw. Abführungskanäle der Vorteil, daß die Seitenflächen der Ausnehmungen sowie auch die walzenartigen Rollen nicht nur durch den statischen Druck der Druckluft beaufschlagt werden, sondern daß sich auch der dynamische Druck der zuströmenden Druckluft in starkem Maße in der jeweiligen Drehrichtung auswirken kann. Dies ist naturgemäß nur dann möglich, wenn der Druckluftstrom in entsprechender Weise umgelenkt und auf die Seitenflächen der Ausnehmungen bzw. auf die walzenartigen Rollen gelenkt wird, was durch die besondere Anordnung der Zuführungskahäle sowie durch die sichelartige Verbreiterung der Zuführungsdüsen in Drehrichtung geschieht. Außerdem wird durch diese Anordnung vermieden, daß sich innerhalb der muschelförmigen Düsen Verwirbelungen bilden, die einen erhebliehen Teil des dynamischen Druckes auf-The holes serving as a feed channel for the shell-like nozzles are expediently located on the the side facing the housing web between the nozzles and the bores serving as discharge channel each on the opposite side Side of the musohel-like nozzles arranged. This arrangement results in particular in the case of a sickle-like broadened design of the feed nozzles the supply and discharge channels have the advantage that the side surfaces of the recesses as well as the roller-like Rolls are not only acted upon by the static pressure of the compressed air, but that also the dynamic Pressure of the incoming compressed air to a large extent in the respective Direction of rotation can affect. Naturally, this is only possible if the compressed air flow is appropriate Way deflected and on the side surfaces of the recesses or is directed to the roller-like rollers, which is due to the special arrangement of the feed channels and the sickle-like widening of the feed nozzles in the direction of rotation happens. In addition, this arrangement avoids that turbulences form within the shell-shaped nozzles, which take up a considerable part of the dynamic pressure.
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zehren, bevor dieser sich auf 'die Seitenflächen der Ausnehmungen des Drehkolbens bzw. die walzenartigen Rollen auswirken kann.consume before this on 'the side surfaces of the recesses of the rotary piston or the roller-like rollers.
Im allgemeinen ist es zweckmäßig« wenn die Exzentrizität zwischen Drehkolben und Gehäusebohrung verstellbar ist. Eine solche Verstellung der Exzentrizität ist vor allem als Ausgleich für einen eventuellen, nach langer Betriebszeit auftretenden Verschleiß gedacht, damit auch bei einer im Durchmesser größer werdenden Gehäusebohrung eine gute Abdichtung zwischen dem Gehäusesteg zwischen Zuführungs- und Abführungsdüsen einerseits und der Mantelfläche des Drehkolbens andererseits aufrechterhalten werden kann, so daß auch naoh. längerer Betriebszeit ein Kurzschluß zwischen Zuführungs- und Abführungsdüsen vermieden wird.In general it is useful «if the eccentricity is adjustable between the rotary piston and housing bore. Such an adjustment of the eccentricity is above all intended to compensate for any wear and tear that may occur after a long period of operation, including one The larger diameter of the housing bore provides a good seal between the housing web between supply and discharge nozzles on the one hand and the lateral surface of the rotary piston on the other hand can be maintained, so that also naoh. longer operating time a short circuit between supply and discharge nozzles is avoided.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Rollen und/oder die Wandung der Gehäusebohrung aus einem verschleißfesten Hartkunststoff, beispielsweise aus einem Hartpolyamid. Die Verwendung eines Hartkunststoffes ermöglicht es, daß Gesamtgewicht des Motas erheblich zu verringern, was vor allem für Handwerkzeugmaschinen von Bedeutung ist. Außerdem läßt sich auf dieseIn a preferred embodiment of the invention the rollers and / or the wall of the housing bore consist of a wear-resistant hard plastic, for example made of a hard polyamide. The use of a hard plastic allows the total weight of the Motas to reduce significantly, which is especially important for handheld power tools. It can also be used on this
er
Weise ein wesentlich ruhiger/Lauf des Motors erreichen. Schließlich ist die Herstellung der walzenartigen Rollen
sowie der Wandung der Gehäusebohrung aus einem verschleißfesten Hartkunststoff wesentlich einfacher und billiger als
die Herstellung aus metallischen Werkstoffen. Darüber hinaus ist es möglich, daß insbesondere bei Motoren kleiner Leistung
nicht nur die walzenartigen Rollen und die Wandung der Gehäusebohrung aus einem verschleißfesten Hartkunststoff
bestehen, sondern daß auch noch andere Teile, beispielsweise der Drehkolben, das Motorgehäuse oder gar der gesamte Motor
aus einem derartigen Hartkunststoff hergestellt wird.he
Way to achieve a much smoother / running of the engine. Finally, the production of the roller-like rollers and the wall of the housing bore from a wear-resistant hard plastic is much simpler and cheaper than the production from metallic materials. In addition, it is possible that, especially in low-power engines, not only the roller-like rollers and the wall of the housing bore are made of a wear-resistant hard plastic, but also other parts, such as the rotary piston, the motor housing or even the entire motor, are made of such a hard plastic will be produced.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsformen veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing, the invention is illustrated using two embodiments. Show it:
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Fig. 1 einen Querschnitt durch, einen Druckluftmotor nach der Erfindung nach Linie I - I der Fig. 2;Fig. 1 is a cross section through a compressed air motor according to the invention along line I - I of FIG. 2;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Druckluftmotor gemäß Fig. 1 nach Linie II - II der Fig. IjFIG. 2 shows a longitudinal section through the compressed air motor according to FIG. 1 along line II-II of FIG
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Druckluftmotors nach der Erfindung nach Linie III - III der Fig. 4;FIG. 5 shows a cross section through another embodiment of a compressed air motor according to FIG Invention along line III - III of FIG. 4;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Druckluftmotor gemäß Fig. J nach Linie IV - IV der Fig. ^.Fig. 4 is a longitudinal section through the compressed air motor according to FIG. J along line IV - IV of Fig. ^.
Die in der Zeichnung dargestellten Druckluftmotoren bestehen aus einem im Querschnitt kreisrunden Gehäuse 1, in welches eine ebenfalls kreisrunde Gehäusebohrung 2 eingebracht ist. Die Gehäusebohrung 2 ist stirnseitig von Jeweils einem Lagerflansch 5 und 4 verschlossen, deren einander zugewandte Stirnflächen 5 bzw. 6 eine ebene und glatte Oberfläche bilden. Das Motorgehäuse 1 und die darin eingebrachte Gehäusebohrung 2 besitzen eine gemeinsame waagerechte Mittelachse a, während auf dieser senkrecht stehend eine Mittelachse b des Motorgehäuses 1 und eine Mittelachse c der Gehäusebohrung 2 im Abstand zueinander angeordnet sind. In der Gehäusebohrung 2 ist ein Drehkolben 7 in Wälzlagern 8 der Lagerflansche 5 und 4 drehbar gelagert, und zwar derart, daß die Drehachse im Schnittpunkt der Rittelachsen a und b des Motorgehäuses 1 liegt. Der infolgedessen zur Gehäusebohrung 2 exzentrisch gelagerte Drehkolben 7 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Ausbildung und eine solche axiale Länge, daß er mit seinen ebenen Stirnflächen 9 gleitend und dichtend an den Stirnflächen 5 und 6 der Lagerflansche 3 und 4 anliegt. Der Drehkolben 7 besitzt an beiden Stirnseiten Lagerzapfen 10, die gleichzeitig als Antriebszapfen ausgebildet sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Drehkolben 7 so auszubilden, daß nur ein Antriebszapfen 10 aus den Stirnf!ansehen j5 oder 4 herausragt.The air motors shown in the drawing consist of a housing 1 with a circular cross-section, in which a likewise circular housing bore 2 is introduced. The housing bore 2 is closed at the end by a respective bearing flange 5 and 4, each of which facing end faces 5 and 6 have a flat and smooth surface form. The motor housing 1 and the incorporated therein Housing bore 2 have a common horizontal central axis a, while a central axis standing vertically on this b of the motor housing 1 and a central axis c of the housing bore 2 are arranged at a distance from one another. In the housing bore 2 there is a rotary piston 7 in roller bearings 8 the bearing flanges 5 and 4 rotatably mounted in such a way that the axis of rotation is at the intersection of the ridge axes a and b of the motor housing 1 is located. As a result, the rotary piston 7, which is mounted eccentrically to the housing bore 2, has an im essentially cylindrical design and such an axial length that it can slide with its flat end faces 9 and sealing on the end faces 5 and 6 of the bearing flanges 3 and 4 is present. The rotary piston 7 has on both end faces Bearing journals 10, which are designed as drive journals at the same time. Of course it is also possible to form the rotary piston 7 so that only one drive pin 10 protrudes from the front face j5 or 4.
§01829/0446§01829 / 0446
-'■*>■-- '■ *> ■ - H76672H76672
Der exzentrisch in der Gehäusebohrung 2 gelagerte Drehkolben 7 weist in seiner Mantelfläche 11 insgesamt vier senkrecht zu seiner Drehrichtung verlaufende Ausnehmungen auf, die jeweils parallel zueinander angeordnete Seiten-, flächen IJ> besitzen. Die Seitenflächen IJ einer jeden Ausnehmung verlaufen außerdem parallel zu ihrer zugehörigen, die Drehachse des Drehkolbens 7 schneidende Längsmittelebene. Die Ausnehmungen 12 bestehen aus einer nach außen konkav ausgebildeten Bodenfläche 14, die bei dem Druckluftmotor nach Fig. 1 im Querschnitt halbkreisförmig und bei dem Druckluftmotor nach Fig. 3 im Querschnitt dreieckig ausgebildet ist.The eccentrically mounted in the housing bore 2 rotary piston 7 has in its circumferential surface 11 a total of four perpendicular to its direction of rotation recesses, each having mutually parallel side, planes IJ>. The side surfaces IJ of each recess also run parallel to their associated longitudinal center plane intersecting the axis of rotation of the rotary piston 7. The recesses 12 consist of an outwardly concave bottom surface 14, which is semicircular in cross section in the compressed air motor according to FIG. 1 and triangular in cross section in the compressed air motor according to FIG. 3.
Die Ausnehmungen 12 des Drehkolbens 7 dienen zur Aufnahme von radialverschieblich angeordneten Dichtelementen, die als walzenartige Rollen 15 ausgebildet sind. Wie insbesondere in Fig. 2 und 4 zu erkennen ist, besitzen die walzenartigen Rollen 15 eine der Länge der Gehäuseboh-rung 2.bzw. des Drehkolbens 7 entsprechende axiale Länge, wobei der Außendurchmesser der walzenartigen. Rollen 15 auf ihrer ge-The recesses 12 of the rotary piston 7 serve to receive radialverschieblich arranged sealing elements which are constructed as roller-type rolls 15 °. As can be seen in particular in Figs. 2 and 4, the roller-like rollers 15 have a length of the housing bore 2.bzw. of the rotary piston 7 corresponding axial length, the outer diameter of the roller-like. Rolls 15 on their
axTaien -axTaien -
samten/Länge gleich groß ist. Die Ausnehmungen 12 des Drehkolbens 7 sind gegenüber dem Außendurchmesser der Rollen 15 sowohl in der größten radialen Tiefe als auch in der größten Breite um etwa 4 bis 6 % größer bemessen, während die Rollen 15 in axialer Richtung mit ihren Stirnflächen 16 dichtend und gleitend an den Stirnflächen 5 und 6 der Lagerflansche 3 und 4 anliegen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 besitzen die walzenartigen Rollen eine konzentrische Längsbohrung 17 relativ großen Durchmessers, die sich über die gesamte axiale Länge der Rollen 15 erstreckt. Demgegenüber zeigen Fig. j5 und 4 eine Ausführungsform, bei der die Stirnflächen 16 der walzenartigen Rollen 15 mit je einer konzentrischen Längsbohrung 18 relativ großen Durchmessers versehen sind, von denen sich jede über etwa ein Drittel der axialen Länge der Rollen 15 erstreckt.velvet / length is the same. The recesses 12 of the rotary piston 7 are about 4 to 6% larger than the outer diameter of the rollers 15 both in the greatest radial depth and in the greatest width, while the rollers 15 in the axial direction with their end faces 16 sealing and sliding on the Front faces 5 and 6 of bearing flanges 3 and 4 are in contact. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the roller-like rollers have a concentric longitudinal bore 17 of relatively large diameter, which extends over the entire axial length of the rollers 15. In contrast, FIGS. 5 and 4 show an embodiment in which the end faces 16 of the roller-like rollers 15 are each provided with a concentric longitudinal bore 18 of relatively large diameter, each of which extends over about a third of the axial length of the rollers 15.
Der Drehkolben 7, der in der Gehäusebohrung 2 exzentrisch gelagert ist, besitzt einen derart bemessenen 909829/0 446 The rotary piston 7, which is mounted eccentrically in the housing bore 2, has a 909829/0 446 dimensioned in this way
Außendurchmesser, daß seine Mantelfläche 11 im Bereich der horizontalen Mittelachse a dichtend an der Wandung der Gehäusebohrung 2 anliegt. In der Wandung der Gehäusebohrung 2 ist in der gleichen Hälfte, in der die Mantelfläche 11 des Drehkolbens 7 die Wandung der Gehäusebohrung 2 berührt, oberhalb und unterhalb der Mittelachse a jeweils eine muschelartige Düse 19 bzw. 20 eingebracht, so daß zwischen diesen ein Gehäusesteg 21 verbleibt, dessen in tlmfangsrichtung gemessene Breite nur um ein geringes Maß/als die größte Breite der Ausnehmungen 12 des Drehkolbens ? bemessen ist. Jeder der muschelartigen Düsen 19 ist eine als Zuführungskanal 22 und eine als Abführungskanal 23 dienende Bohrung zugeordnet, von denen jeweils nur eine je nach der gewählten Drehrichtung des Motors an die Druckluftzuführung oder an die Außenluft angeschlossen ist.Outer diameter that its lateral surface 11 in the area of horizontal central axis a sealingly rests against the wall of the housing bore 2. In the wall of the housing bore 2 is in the same half in which the lateral surface 11 of the rotary piston 7 touches the wall of the housing bore 2, a shell-like nozzle 19 and 20 respectively introduced above and below the central axis a, so that between this remains a housing web 21, whose in the circumferential direction measured width only by a small amount / than the largest width of the recesses 12 of the rotary piston? is sized. Each of the shell-like nozzles 19 is assigned a bore serving as a feed channel 22 and a bore serving as a discharge channel 23, of which only one depending on the selected direction of rotation of the motor to the compressed air supply or to the outside air is connected.
Auf der dem Gehäusesteg gegenüberliegenden Seite sind im Bereich des größten Abstandes zwischen der Mantelfläche 11 des Drehkolbens 7 und der Wandung der Gehäusebohrung 2 eine Anzahl von Auslaßbohrungen 24 angeordnet, welche direkt mit der Außenluft in Verbindung stehen. Die Abmessungen dieser Auslaßbohrungen 24 bzw. ihr Gesamtquerschnitt sind so bemessen, daß innerhalb der einzelnen Zellen zwischen den Rollen 15 noch ein ausreichender Restdruck verbleibt, der verhindert, daß sich die Rollen 15 von der voreilenden Seitenwand Ij5 abheben und von der nacheilenden Seitenwand 1> geschoben werden.On the side opposite the housing web, in the region of the greatest distance between the lateral surface 11 of the rotary piston 7 and the wall of the housing bore 2 arranged a number of outlet bores 24, which are in direct contact with the outside air. The dimensions these outlet bores 24 or their overall cross-section are dimensioned so that a sufficient residual pressure remains within the individual cells between the rollers 15 to prevent the rollers 15 from moving away from the leading one Lift off the side wall Ij5 and remove it from the trailing side wall 1> be pushed.
Wie in Fig. 2 und 4 dargestellt, sind jeweils zwei Zuführungs- bzw. Abführungsdüsen 19 in axialer Richtung des Motors hintereinander angeordnet, und zwar in einem, etwa einem Viertel der axialen Länge der Gehäusebohrung 2 entsprechenden Abstand von den Stirnflächen 5 und 6 der Lager-.flanschen 3 und 4.As shown in Fig. 2 and 4, two supply and discharge nozzles 19 are in the axial direction of the Motor arranged one behind the other, in a corresponding approximately one quarter of the axial length of the housing bore 2 Distance from the end faces 5 and 6 of the bearing .flanges 3 and 4.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich zunächst durch die in Umfangsrichtung sichelförmig verbreiterten Zuführungs- bzw. 909829/0446 The embodiment of the invention shown in FIGS. 3 and 4 differs first of all by the feed or 909829/0446 widened in the circumferential direction in a sickle shape
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Abführungsdüsen 19a und 20a von der In Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform. Nimmt man beispielsweise an, daß die Düse 19a die Zuführungsdüse ist und die Düse 20a die Abführungsdüse, so dreht sich der Drehkolben 7 im Uhrzeigersinne. Die Zuführungsdüsen 19a sind dann in Drehrichtung und die Abführungsdüsen 20a gegen die Drehrichtung des Drehkolbens 7 sichelförmig verbreitert. Diese Bedingung ist aber auch dann erfüllt, wenn die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird, da dann die Düse 20a als Zuführungsdüse und die Düse 19a als Abführungsdüse wirksam wird.Discharge nozzles 19a and 20a from that shown in Figs Embodiment. For example, assume that nozzle 19a is the feed nozzle and nozzle 20a is the feed nozzle Discharge nozzle, the rotary piston 7 rotates clockwise. The feed nozzles 19a are then in the direction of rotation and the discharge nozzles 20a widened in a sickle shape against the direction of rotation of the rotary piston 7. But this condition is also met when the direction of rotation of the motor is reversed, since then the nozzle 20a as a feed nozzle and the Nozzle 19a acts as a discharge nozzle.
Außerdem ist bei der in Fig. 5 und Fig. 4 darge-' stellten Ausführungsform des Druckluftmotors mit Ausnahme des zwischen den muschelartigen Düsen 19a und 20a verbleibenden Gehäusesteges 21 die gesamte übrige Wandung der Gehäusebohrung 2 mit verteilt angeordneten Auslaßbohrungen 25 versehen, die zur Abführung der Druckluft dienen. Die Auslaßbohrungen 25 führen indessen nicht direkt nach außen, sondern das gesamte Motorgehäuse 1 ist von einem auf diesem drehbar angeordneten Schiebergehäuse 26 dichtend umgeben. In dem Schiebergehäuse 26 sind wiederum eine der Anzahl der Auslaßbohrungen 25 entsprechende Zahl von Bohrungen 27 eingebracht, die derart angeordnet sind, daß entsprechend der jeweiligen Drehrichtung des Drehkolbens 7 die Auslaßbohrungen 25 im jeweiligen Expansionsbereich nach außen hin verschlossen und im jeweiligen Kompressionsbereich nach außen hin über die Bohrungen 27 geöffnet sind. Bei der in Fig. j5 dargestellten Ausführungsform wirkt demnach die muschelartige Düse 19a als Zuführungsdüse« so daß der oberhalb der Mittelachse a befindliche Teil des Motors den Expansionsbereich und der unterhalb der Mittelachse a befindliche Teil den Kompressionsbereich darstellt. Die muschelartige Düse 20a ist dabei als Abführungsdüse wirksam und der Drehkolben 7 des Motors dreht sich im Uhrzeigersinn.In addition, in the case of the in Fig. 5 and Fig. 4 shown ' presented embodiment of the air motor with the exception of the remaining between the shell-like nozzles 19a and 20a Housing web 21 provided the entire remaining wall of the housing bore 2 with outlet bores 25 arranged in a distributed manner, which serve to discharge the compressed air. The outlet holes 25 do not lead directly to the outside, but the entire motor housing 1 is from one on this rotatably arranged valve housing 26 surrounded sealingly. In the slide housing 26 are in turn one of the number of Outlet bores 25 introduced corresponding number of bores 27, which are arranged in such a way that, in accordance with the respective direction of rotation of the rotary piston 7, the outlet bores 25 closed to the outside in the respective expansion area and are open to the outside via the bores 27 in the respective compression area. In the case of the in Fig. J5 illustrated embodiment accordingly acts the shell-like nozzle 19a as a feed nozzle «so that the above Central axis a located part of the engine the expansion area and the part located below the central axis a represents the compression area. The shell-like nozzle 20a acts as a discharge nozzle and the rotary piston 7 of the motor turns clockwise.
Auch bei dieser Ausführungsform des Druckluftmotors besitzt jede der muschelartigen Düsen 19a und 20a eine alsAlso in this embodiment of the air motor, each of the shell-like nozzles 19a and 20a has a
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Zuführui^ökateal 22 und eine als Abführungskanal 23 dienende Bohrung..iBei:der in Fig. 3 dargestellten Stellung des Schiebergehäuses 26 ist der Zuführungskanal 22 der muschelartigenDüse 19a an die Druckluftzuführung angeschlossen, während-der Abführungskanal 23 nicht mit der Außenluft in Verbindung steht, sondern durch die Stirnseite des Schiebergehäuses 26 verschlossen ist, wie dies in Fig. k zu erkennen ist. Demgegenüber ist der Zuführungskanal 22 der in diesem Fall als Abführungsdüse wirksamen musehelartigen Düse 20a von der Druckluftzuführung getrennt, während der Abführungskanal 2J direkt mit der Außenluft in Verbindung steht. Feed u ^ ökateal 22 and a hole serving as discharge channel 23. In the case of the position of the valve housing 26 shown in FIG. but is closed by the end face of the valve housing 26, as is. k seen in Fig. In contrast, the supply channel 22 of the shell-like nozzle 20a, which in this case acts as a discharge nozzle, is separated from the compressed air supply, while the discharge channel 2J is in direct connection with the outside air.
Im übrigen und mit Ausnahme der bereits erwähnten Unterschiede bei der Ausgestaltung der Bodenflächen 14* der; Ausnehmungen 12 und der Längsbohrungen 18 der Rollen 15 besteht der in Fig. 3 und 4 dargestellte1 Druckluftmotor aus den gleichen Teilen, wie der Motor nach Fig. 1 und 2.Otherwise, and with the exception of the differences already mentioned in the design of the bottom surfaces 14 * the; Recesses 12 and the longitudinal bores 18 of the rollers 15, the 1 compressed air motor shown in FIGS. 3 and 4 consists of the same parts as the motor according to FIGS. 1 and 2.
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